Номер 5, страница 41 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Как изменяются физические свойства веществ в ряду предельных углеводородов с увеличением числа атомов углерода в молекуле? Подтвердите примерами.

В гомологическом ряду предельных углеводородов (алканов) с общей формулой $C_nH_{2n+2}$ физические свойства закономерно изменяются с увеличением числа атомов углерода ($\text{n}$) в молекуле. Это связано с увеличением молекулярной массы и размера молекул, что приводит к усилению межмолекулярных сил притяжения (Ван-дер-Ваальсовых сил).

Агрегатное состояние. С увеличением длины углеродной цепи агрегатное состояние алканов при нормальных условиях (температура 20o C, давление 1 атм) изменяется от газообразного к жидкому и затем к твердому. Примеры: алканы с $C_1$ по $C_4$ (метан, этан, пропан, бутан) – газы; с $C_5$ по $C_{16}$ (пентан, гексан и т.д.) – жидкости; с $C_{17}$ и выше – твердые вещества (парафины).

Температуры кипения и плавления. По мере роста числа атомов углерода в цепи температуры кипения и плавления алканов закономерно возрастают. Это объясняется тем, что для преодоления более сильных межмолекулярных взаимодействий в более крупных молекулах требуется больше энергии. Примеры температур кипения: метан ($CH_4$) – $-161.5$o C, этан ($C_2H_6$) – $-88.6$o C, пропан ($C_3H_8$) – $-42.1$o C, бутан ($C_4H_{10}$) – $-0.5$o C, пентан ($C_5H_{12}$) – $36.1$o C.

Плотность и вязкость. Плотность и вязкость жидких алканов также увеличиваются с ростом молекулярной массы. Плотность всех алканов меньше плотности воды, поэтому они плавают на её поверхности. Увеличение вязкости связано с усилением межмолекулярного притяжения и большим "сцеплением" длинных молекул. Примеры плотности при 20o C: пентан ($C_5H_{12}$) – $0.626$ г/см³, гексан ($C_6H_{14}$) – $0.655$ г/см³, гептан ($C_7H_{16}$) – $0.684$ г/см³.

Растворимость. Все алканы являются неполярными соединениями, поэтому они практически нерастворимы в полярных растворителях, таких как вода, но хорошо растворяются в неполярных органических растворителях (например, в бензоле, диэтиловом эфире, а также друг в друге). Эта характеристика присуща всему ряду.

Ответ: С увеличением числа атомов углерода в молекулах предельных углеводородов их молекулярная масса растет, что приводит к усилению межмолекулярного взаимодействия. В результате этого наблюдается переход от газов к жидкостям и твердым веществам, а также закономерное увеличение температур кипения и плавления, плотности и вязкости.