Номер 2, страница 148 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

2. Почему этиленгликоль и глицерин имеют высокие температуры кипения и хорошо растворяются в воде?

Свойства этиленгликоля и глицерина, такие как высокая температура кипения и хорошая растворимость в воде, объясняются особенностями их молекулярного строения, а именно наличием нескольких гидроксильных групп (-OH) в каждой молекуле.

Этиленгликоль, формула которого $HO-CH_2-CH_2-OH$, является двухатомным спиртом (содержит две гидроксильные группы), а глицерин, $HO-CH_2-CH(OH)-CH_2-OH$, — трехатомным (содержит три гидроксильные группы).

1. Высокие температуры кипения

Высокие температуры кипения этих веществ обусловлены сильными межмолекулярными взаимодействиями. Связь $O-H$ в гидроксильной группе является сильно полярной из-за большой разницы в электроотрицательности между атомами кислорода и водорода. Это приводит к образованию прочных межмолекулярных водородных связей. В отличие от одноатомных спиртов (например, этанола), каждая молекула этиленгликоля и глицерина может образовывать не одну, а несколько водородных связей с соседними молекулами, создавая разветвленную и прочную трехмерную сетку. Чтобы разорвать эти многочисленные и прочные связи и перевести вещество из жидкого состояния в газообразное (то есть довести до кипения), требуется значительное количество энергии. Чем больше гидроксильных групп в молекуле, тем больше водородных связей она может образовать, и тем выше будет температура кипения. Именно поэтому у глицерина (три -OH группы) температура кипения ($290^\circ C$) выше, чем у этиленгликоля (две -OH группы, $197^\circ C$).

2. Хорошая растворимость в воде

Хорошая растворимость в воде также объясняется способностью образовывать водородные связи. Вода ($H_2O$) — это полярный растворитель, молекулы которого также связаны между собой водородными связями. Молекулы этиленгликоля и глицерина, благодаря своим гидроксильным группам, могут легко встраиваться в структуру воды, образуя водородные связи с молекулами $H_2O$. Атом кислорода гидроксильной группы спирта притягивает атом водорода молекулы воды, а атом водорода гидроксильной группы притягивается к атому кислорода воды. Такое сильное взаимодействие между молекулами растворяемого вещества и растворителя приводит к их неограниченной взаимной растворимости. Углеводородные части молекул (радикалы) малы и их гидрофобный эффект незначителен по сравнению с сильным гидрофильным эффектом нескольких -OH групп.

Ответ: Высокие температуры кипения и хорошая растворимость в воде этиленгликоля и глицерина обусловлены наличием в их молекулах нескольких полярных гидроксильных групп (-OH). Эти группы способны образовывать многочисленные и прочные межмолекулярные водородные связи как между молекулами самих спиртов (что приводит к высоким температурам кипения), так и с молекулами воды (что обеспечивает хорошую растворимость).