Страница 14 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Решение

Молекула этилового спирта (этанола) имеет химическую формулу $C_2H_5OH$. Её структурная формула $CH_3-CH_2-OH$. В этой молекуле есть два типа атомов водорода: пять атомов водорода, связанных с атомами углерода (в связях $C-H$), и один атом водорода, связанный с атомом кислорода в гидроксильной группе ($O-H$).

Способность атома водорода замещаться на атом металла зависит от полярности химической связи, в которую он входит. Полярность связи, в свою очередь, определяется разницей в электроотрицательности атомов.

1. Связи $C-H$. Атомы углерода и водорода имеют близкие значения электроотрицательности. Поэтому ковалентная связь $C-H$ является слабополярной. Атомы водорода, связанные с углеродом, прочно удерживаются в молекуле и не проявляют кислотных свойств, то есть не могут быть легко замещены атомами металла.

2. Связь $O-H$. Кислород — это один из самых электроотрицательных элементов. Он значительно сильнее притягивает к себе общую электронную пару, чем водород. Из-за этого связь $O-H$ в гидроксильной группе является сильнополярной. На атоме кислорода возникает частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на атоме водорода — значительный частичный положительный заряд ($\delta+$). Такой "подвижный" атом водорода может отщепляться под действием активных металлов, таких как натрий, с образованием ионной связи $O-Na$.

Таким образом, замещению подвергается именно тот атом водорода, который входит в состав гидроксильной группы ($-OH$). Реакция этилового спирта с натрием выглядит следующим образом:

$2 CH_3CH_2OH + 2 Na \rightarrow 2 CH_3CH_2ONa + H_2 \uparrow$

В этой реакции образуется этилат натрия и выделяется газообразный водород.

Ответ: Замещаться атомом щелочного металла способен только один атом водорода – тот, который входит в состав гидроксильной группы ($-OH$). Это обусловлено высокой полярностью связи $O-H$ из-за большой разницы в электроотрицательности между атомами кислорода и водорода. Это делает данный атом водорода подвижным и способным к замещению, в отличие от атомов водорода, связанных с углеродом в малополярных связях $C-H$.