Вопрос на засыпку

Вопрос на засыпку, анон: что больше: масса литра водки или сумма масс 600 мл воды и 400 мл этилового спирта? Непросвещенный анонимус может решить, что массы одинаковы, однако поспешу его расстроить. Как оказалось, литр чистого 40%-го раствора спирта, иначе именуемого водкой, весит 940 грамм. Вода имеет плотность, равную одному килограмму на метр кубический, следовательно, 600 мл воды весит ровно 600 грамм, а стопроцентный этиловый спирт (такого, по факту, не существует, но мы возьмем за идеал), имеет плотность, равную 789 кг/м3. Тогда один литр весит 789 грамм, а 400 миллилитров — 315.6 грамм. То есть, сумма масс будет равна 915.6 грамм. Но почему же, когда мы смешиваем воду со спиртом, масса увеличивается?

Именно этот вопрос мы сегодня рассмотрим. В России этот вопрос был поднят Дмитрием Менделеевым. В своей докторской диссертации "О соединении спирта с водой" он рассматривал растворы спирта с массовой долей такового в 90+%. По весьма распространенному мнению, водки он не изобретал и имел к ней весьма посредственное отношение. В смысле, он ее только пил (Менделеев в принципе мало что представляет из себя как ученый, каким его любят показывать преподаватели химии в Этой стране, но об этом — в следующий раз). Так вот, в своей диссертации он задавался тем вопросом, что мы подняли в начале. Он сформировал идею, которую назвал "гидратной теории растворов" и защитил ее.
По этой теории, растворение является образованием гидратов растворяемого вещества. Эта работа трактуется, как дополнение Менделеева к химической теории образования растворов. Однако было доказано, что данная идея абсолютно неверна. Тогда что же такое водочка и почему она тяжелее, спросит анонимус? А суть заключается в следующем: каждый, кто не прогуливал уроки химии в школе и хотя бы чуть-чуть слушал, знает о том, что такое водородная связь. Поясню вкратце: атом водорода, ковалентно связанный с неким электроотрицательным атомом (например с атомом кислорода в молекуле воды), ассоциируется с другим электроотрицательным атомом другой молекулы. Так удерживаются вместе молекулы воды, например. Так вот, молекулы спирта соединяются с молекулами воды именно водородными связями. Атом водорода из водички тянется к высокоэлектроотрицательному атому кислорода в спирте, поэтому они "держатся" друг за друга. Так мы объясняем связь молекул, но почему увеличивается масса? Ответом на вопрос служит так называемый принцип сольватации. Суть ее состоит в том, что молекула растворенного вещества оказывается окруженной сольватной оболочкой, состоящей из более или менее тесно связанных с ней молекул растворителя.
В результате сольватации образуются сольваты — молекулы образования состава. Это, в общем-то, и приводит к небольшому, но увеличению массы. Существуют две важные характеристики сольватации: ее энтальпия и энергия Гиббса. Первая определяет тепловой эффект внедрения молекулы растворенного вещества в растворитель, вторая — определяет растворимость вещества.

В первые все это было предположено ученым Бертло, а дополнено — русским ученым Николаем Меншуткиным. В целом, это все научные аспекты, которые тебе, анон, нужно знать о водке, но помни самое главное: никогда не понижай градус.