Номер 6, страница 137 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

6* Одна молекула воды может образовать четыре водородные связи. Сколько водородных связей может образовать одна молекула метанола?

Для образования водородной связи необходимо наличие донора и акцептора этой связи. Донором водородной связи является атом водорода, связанный ковалентной полярной связью с сильно электроотрицательным атомом (чаще всего $O$, $N$ или $F$). Акцептором водородной связи является неподеленная электронная пара электроотрицательного атома другой молекулы.

Рассмотрим, почему молекула воды ($H_2O$), как указано в условии, может образовывать четыре водородные связи.

• В молекуле воды есть два атома водорода, каждый из которых связан с кислородом. Они являются двумя донорными центрами, то есть молекула воды может отдать два своих атома водорода для образования двух связей.
• На атоме кислорода в молекуле воды есть две неподеленные электронные пары. Они являются двумя акцепторными центрами, то есть молекула воды может принять участие в двух связях, предоставляя свои электронные пары.

Таким образом, общее максимальное число водородных связей для одной молекулы воды равно $2$ (как донор) + $2$ (как акцептор) = $4$ связи.

Теперь проанализируем по той же схеме молекулу метанола ($CH_3OH$).

• В молекуле метанола есть только один донорный центр — это атом водорода, входящий в состав гидроксильной группы ($-OH$). Атомы водорода, связанные с углеродом в метильной группе ($-CH_3$), не могут быть донорами, так как связь $C-H$ является слабополярной.
• Атом кислорода в метаноле, как и в воде, имеет две неподеленные электронные пары, которые являются двумя акцепторными центрами.

Следовательно, одна молекула метанола может участвовать максимум в трех водородных связях: в одной как донор (предоставляя протон) и в двух как акцептор (предоставляя неподеленные электронные пары).

На практике из-за пространственных затруднений, создаваемых объемной метильной группой ($CH_3$), и из-за того, что число доноров на молекулу (1) меньше числа акцепторов (2), в жидком метаноле каждая молекула в среднем образует около двух водородных связей, формируя цепи или кольца. Однако теоретически максимальное число водородных связей, которое одна молекула метанола способна образовать, равно трем.

Ответ: Одна молекула метанола может образовать три водородные связи.