Номер 5, страница 263 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

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

Условие.

5. Какие межмолекулярные силы действуют в следующих веществах:

а) $CH_4$;

б) $CH_3I$;

в) $CCl_4$;

г) $CH_3OH$?

Решение.

Решение 2.

Межмолекулярные силы — это силы притяжения или отталкивания, действующие между соседними частицами (молекулами, атомами). Они определяют физические свойства веществ, такие как температуры кипения и плавления. Для анализа необходимо рассмотреть полярность молекул и наличие специфических функциональных групп.

Основные типы межмолекулярных сил:

• Дисперсионные силы (силы Лондона): Присутствуют во всех без исключения молекулах. Возникают из-за мгновенных флуктуаций в распределении электронов, что создает временные (наведенные) диполи. Это единственный тип сил, действующих между неполярными молекулами.
• Диполь-дипольное взаимодействие: Действует между полярными молекулами, которые имеют постоянный дипольный момент из-за неравномерного распределения электронной плотности.
• Водородная связь: Это особенно сильный тип диполь-дипольного взаимодействия. Она образуется, когда атом водорода, ковалентно связанный с очень электроотрицательным атомом (азотом N, кислородом O или фтором F), испытывает сильное притяжение к другому электроотрицательному атому соседней молекулы.

а) $CH_4$ (метан)

Молекула метана ($CH_4$) имеет симметричную тетраэдрическую структуру. Связи C-H являются слабополярными, но из-за идеальной симметрии молекулы дипольные моменты отдельных связей взаимно компенсируют друг друга. В результате, молекула метана в целом является неполярной. Следовательно, единственным типом межмолекулярных сил, действующих между молекулами метана, являются дисперсионные силы.

Ответ: Дисперсионные силы (силы Лондона).

б) $CH_3I$ (йодметан)

Молекула йодметана ($CH_3I$) имеет асимметричное строение. В отличие от метана, замена одного атома водорода на атом йода нарушает симметрию. Связь C-I полярна, и ее дипольный момент не компенсируется дипольными моментами связей C-H. Это приводит к тому, что молекула $CH_3I$ обладает постоянным дипольным моментом, то есть является полярной. Поэтому между молекулами йодметана действуют как дисперсионные силы (присущие всем молекулам), так и диполь-дипольное взаимодействие.

Ответ: Дисперсионные силы и диполь-дипольное взаимодействие.

в) $CCl_4$ (тетрахлорметан)

Молекула тетрахлорметана ($CCl_4$), как и метан, обладает симметричной тетраэдрической структурой. Связи C-Cl являются сильно полярными из-за большой разницы в электроотрицательности между углеродом и хлором. Однако, благодаря симметричному расположению этих связей, их дипольные моменты направлены в вершины тетраэдра и взаимно уничтожаются. Суммарный дипольный момент молекулы равен нулю, что делает ее неполярной. Таким образом, между молекулами $CCl_4$ действуют только дисперсионные силы. Они значительно сильнее, чем в метане, так как молекула $CCl_4$ содержит больше электронов и имеет большую поверхность.

Ответ: Дисперсионные силы (силы Лондона).

г) $CH_3OH$ (метанол)

Молекула метанола ($CH_3OH$) является полярной. Это обусловлено наличием сильно полярных связей C-O и O-H, а также асимметричным строением молекулы. Ключевой особенностью метанола является наличие гидроксильной группы (-OH), в которой атом водорода связан с сильно электроотрицательным атомом кислорода. Это создает возможность для образования водородных связей между молекулами метанола, которые являются доминирующим и самым сильным типом межмолекулярного взаимодействия в данном веществе. Кроме водородных связей, между полярными молекулами метанола также действуют диполь-дипольные взаимодействия и универсальные для всех молекул дисперсионные силы.

Ответ: Дисперсионные силы, диполь-дипольное взаимодействие и водородные связи.