Номер 2, страница 263 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 56. Межмолекулярные взаимодействия. Глава 5. Строение вещества - номер 2, страница 263.

Условие.

2. Почему водородная связь в $H_2S$ менее прочная, чем в $H_2O$?

Решение.

Решение 2.

Водородная связь — это тип межмолекулярного взаимодействия, которое возникает между атомом водорода, ковалентно связанным с очень электроотрицательным элементом (таким как фтор F, кислород O или азот N), и неподеленной электронной парой другого электроотрицательного атома. Прочность водородной связи определяется силой электростатического притяжения между молекулами, которая, в свою очередь, зависит от полярности ковалентной связи с участием водорода.

Для сравнения прочности водородных связей в сероводороде ($H_2S$) и воде ($H_2O$) необходимо рассмотреть два ключевых фактора:

1. Электроотрицательность. Кислород (O) — один из самых электроотрицательных элементов в периодической системе (электроотрицательность по Полингу ~3.44). Сера (S), хотя и находится в той же группе, что и кислород, расположена в следующем периоде и имеет значительно меньшую электроотрицательность (~2.58). Электроотрицательность водорода (H) составляет ~2.20.
   • В молекуле воды ($H_2O$) разница электроотрицательностей между кислородом и водородом велика ($3.44 - 2.20 = 1.24$). Это приводит к сильной поляризации связи O-H. Электронная плотность смещается к атому кислорода, в результате чего на нем возникает существенный частичный отрицательный заряд ($ \delta^- $), а на атомах водорода — существенный частичный положительный заряд ($ \delta^+ $).
   • В молекуле сероводорода ($H_2S$) разница электроотрицательностей между серой и водородом мала ($2.58 - 2.20 = 0.38$). Связь S-H является слабополярной, и частичные заряды на атомах значительно меньше.

2. Сила притяжения. Так как водородная связь имеет электростатическую природу, её прочность напрямую зависит от величины частичных зарядов на атомах. Большие частичные заряды на атомах в молекулах воды приводят к гораздо более сильному притяжению между частично положительным водородом одной молекулы и частично отрицательным кислородом другой молекулы. В сероводороде это притяжение очень слабое. По этой причине водородные связи в $H_2S$ настолько слабы, что ими часто пренебрегают, в отличие от прочных водородных связей в воде, которые определяют её уникальные свойства (например, высокую температуру кипения).

Ответ: Водородная связь в $H_2S$ менее прочная, чем в $H_2O$, главным образом потому, что кислород значительно более электроотрицателен, чем сера. Это создает большую разницу в электроотрицательности в паре O-H по сравнению с парой S-H, что приводит к сильной поляризации связи в молекуле воды, возникновению значительных частичных зарядов и, как следствие, к сильному межмолекулярному электростатическому притяжению. В $H_2S$ полярность связи и частичные заряды малы, поэтому межмолекулярное притяжение намного слабее.