Номер 8, страница 53 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 6. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - номер 8, страница 53.

Условие.

8. Почему поваренная соль хорошо растворяется в воде, а иод в воде малорастворим?

Решение.

Решение 2.

Решение

Растворимость веществ определяется основным принципом химии: «подобное растворяется в подобном». Это означает, что вещества с полярными молекулами (или ионные вещества) хорошо растворяются в полярных растворителях, а неполярные вещества — в неполярных. Чтобы понять, почему поваренная соль и иод по-разному ведут себя в воде, нужно рассмотреть природу этих трех веществ.

Поваренная соль и вода

Вода ($H_2O$) — это полярный растворитель. В ее молекуле атом кислорода более электроотрицателен, чем атомы водорода, и он притягивает к себе общую электронную пару. Из-за этого на атоме кислорода образуется частичный отрицательный заряд (${\delta-}$), а на атомах водорода — частичные положительные заряды (${\delta+}$). Молекула воды представляет собой диполь — систему с двумя полюсами.

Поваренная соль (хлорид натрия, $NaCl$) — это ионное соединение. Ее кристалл состоит из положительно заряженных ионов натрия ($Na^+$) и отрицательно заряженных ионов хлора ($Cl^-$), связанных сильным электростатическим притяжением.

Когда кристалл $NaCl$ попадает в воду, полярные молекулы воды окружают ионы на его поверхности. Отрицательные полюсы молекул воды (атомы кислорода) притягиваются к положительным ионам $Na^+$, а положительные полюсы (атомы водорода) — к отрицательным ионам $Cl^-$. Это взаимодействие, называемое гидратацией, оказывается достаточно сильным, чтобы преодолеть силы, удерживающие ионы в кристаллической решетке. В итоге ионы отрываются от кристалла, окружаются водной оболочкой и свободно перемещаются в растворе. Таким образом, ионное (то есть предельно полярное) вещество, как соль, хорошо растворяется в полярном растворителе — воде.

Иод и вода

Иод ($I_2$) — это вещество, молекулы которого состоят из двух одинаковых атомов. Поскольку атомы иода имеют одинаковую электроотрицательность, электронная пара в ковалентной связи распределена между ними равномерно. В результате молекула $I_2$ не имеет заряженных полюсов, то есть является неполярной. Между собой молекулы иода связаны лишь слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса).

При попытке растворить иод в воде возникает следующая ситуация: чтобы молекулы иода могли разместиться между молекулами воды, необходимо разорвать прочные водородные связи, существующие между молекулами воды. Однако взаимодействие между неполярными молекулами иода и полярными молекулами воды очень слабое. Энергия, которая выделяется при этом слабом взаимодействии, не может компенсировать затраты энергии на разрыв сильных водородных связей. Молекулам воды энергетически выгоднее взаимодействовать друг с другом, чем с молекулами иода. По этой причине иод очень плохо растворяется в воде.

Ответ: Поваренная соль ($NaCl$) хорошо растворяется в воде, так как является ионным (полярным) соединением, а вода ($H_2O$) — полярным растворителем. Полярные молекулы воды эффективно притягиваются к ионам соли, разрушая её кристаллическую структуру. Иод ($I_2$), наоборот, состоит из неполярных молекул. Взаимодействие между неполярным иодом и полярной водой слишком слабое, чтобы преодолеть сильное притяжение молекул воды друг к другу, поэтому иод в воде практически нерастворим. Это явление полностью соответствует принципу «подобное растворяется в подобном».