¿Por qué el alcohol es menos denso que el agua?

La razón principal es el enlace de hidrógeno. Echa un vistazo al siguiente diagrama ($^*$):

El hidrógeno y el oxígeno tienen valores de electronegavidad (la tendencia de un átomo a atraer electrones) significativamente diferentes, lo que hace que los enlaces moleculares entre ellos estén permanentemente polarizados. Los átomos de oxígeno (mostrado en rojo) en el$\mathrm{H_2O}$molécula tienen una carga negativa permanente , los átomos de hidrógeno (mostrado en blanco) una carga positiva permanente . Tales moléculas se llaman dipolos permanentes . Las atracciones electrostáticas entre estas cargas se muestran mediante líneas punteadas delgadas.

Estas atracciones electrostáticas disminuyen la distancia promedio entre las moléculas, aumentando así la densidad.

También dificultan que las moléculas abandonen la fase líquida, lo que da como resultado un punto de ebullición más alto.

El etanol también muestra algunos enlaces de hidrógeno, ya que también es un dipolo permanente más débil que el agua. También hay menos de ellos.

Además de los dipolos permanentes, algunas moléculas también son polarizables : cuando las nubes de electrones que forman los enlaces de la molécula chocan con las de otra molécula durante una colisión, la repulsión electrostática entre ellas provoca una polarización transitoria. Esto tiende a aumentar un poco el punto de ebullición. Las moléculas más largas y complejas son más polarizables y tienden a tener puntos de ebullición más altos.

$^*$: el diagrama es para hielo hexagonal pero el principio de enlace de hidrógeno en agua líquida es el mismo.

La densidad es masa por volumen, por lo que si una molécula es más grande, tiene menos masa por volumen que una molécula más pequeña de igual peso.

Además, debe considerar las distancias entre las moléculas, que están influenciadas por varios parámetros: tamaño y forma de las moléculas, distribución de carga, etc.

en comparación, es más fácil apilar densamente bolas o cuadrados que apilar cosas de forma irregular, como cruces o sillas. ¿O imagina que quieres empacar lápices que tienen extremos cargados que se repelen entre sí en ambos extremos?

La densidad se define como masa por unidad de volumen. El etanol tiene una densidad menor en relación con el agua. El punto de ebullición del etanol es más bajo que el del agua debido a su tendencia a formar fuertes enlaces de hidrógeno.

Si una molécula tiene un tamaño grande, la molécula individual ocupará un gran espacio. Entonces, en una cantidad dada de volumen menos no. de moléculas se acomodarán. Como menos no. De las moléculas están presentes en la cantidad de volumen dada, por lo que la masa por unidad de volumen dada será menor. Por lo tanto, la densidad de la sustancia será menor. Sin embargo, la densidad también depende de la disposición de los átomos y los iones en la sustancia. por ejemplo, la densidad del hidruro metálico es mayor que la del metal debido a su disposición.