Химия плотность воды: Особенности физических свойств воды

Содержание

Аномалии и занимательная химия обычной воды

Москва

Главная
Блог
Аномалии и занимательная химия обычной воды

АКВАФОР DWM-101S Морион — абсолютная защита от любых вредных примесей, включая тяжелые металлы, нитраты и нитриты. Аналог бутилированной воды. Подходит аллергикам и новорожденным.

АКВАФОР ECO Pro — инновационная система глубокой очистки с картриджем каскадной фильтрации 2 в 1. Питьевая вода без бактерий для сторонников здорового питания и семей с детьми.

J.SHMIDT 500 мобильная система фильтрации — мобильная альтернатива системе под мойку. Глубокая фильтрация токсичных химических примесей, защита от бактерий без бактерицидов.

28 ноября 2018
90
Измеритель качества воды TDS-метр
08 июля 2019
92
Лаборатория АКВАФОР взяла «серебро» по точности среди 53 лабораторий России
- Наука
- Новости
24 января 2022
65
Можно ли смешивать кипяченую и некипяченую воду
03 декабря 2021
95
Можно ли второй раз кипятить воду?
16 ноября 2020
79
Лаборатория АКВАФОР: на страже вашего здоровья
- Наука
- Новости
26 декабря 2018
109
Какая вода полезнее «кислотная» или «щелочная»?
26 декабря 2018
117
Какой уголь подходит к фильтру для воды?
15 апреля 2021
90
Запах сероводорода в воде из скважины
04 октября 2022
108
Окислительно-восстановительный потенциал: влияет ли вода на старение?

Заявка на видеоконсультацию

мессенджер для связи

контактные данные

выбор даты

Заявка отправлена

Наш сотрудник проведет видеоконсультацию в выбранное время

Урок №31.

Физические и химические свойства воды

Урок №31. Физические и химические свойства воды

ВОДА

Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода, присоединившихся к нему под углом 104,5°.

Угол
104,5° между связями в молекуле воды обусловливает рыхлость льда и
жидкой воды и как следствие аномальную зависимость плотности от
температуры. Именно поэтому крупные водоемы не промерзают до дна, что
делает возможным существование в них жизни.

Физические свойства

Физические свойства воды аномальны: это единственное вещество на Земле которое существует в трех агрегатных состояниях:

Благодаря сильному притяжению между
молекулами у воды высокие температуры плавления ( кристаллизации) 0⁰С и кипения 100⁰С. Молекулярная масса 18, плотность при 20 ⁰С = 0,9982 г/см³ Плотность воды максимальна при 4⁰С она равна 1 г/см³

При переходе из твердого состояния в жидкое её плотность не уменьшается, а увеличивается. Также увеличивается плотность и при нагревании от 0⁰С до 4⁰С, далее плотность уменьшается.

Обладает высокой теплоемкостью и является хорошим теплоносителем, поэтому вода медленно нагревается и медленно остывает. Благодаря
этому водные бассейны регулируют температуру на нашей планете.

Имеет самое высокое (исключение ртуть) из жидкостей поверхностное натяжение.
Является хорошим растворителем, при протекании биохимические реакций, хорошо растворяет ионные и ковалентные соединения.

Толстый слой воды имеет голубой цвет, что обусловливается не только ее физическими
свойствами, но и присутствием взвешенных частиц примесей. Вода горных рек
зеленоватая из-за содержащихся в ней взвешенных частиц карбоната кальция.
Чистая вода – плохой проводник электричества. . Лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода и
всплывает на её поверхность, что очень важно для обитателей водоёмов зимой.

Химические
свойства воды

Вода — очень устойчивое соединение. Она начинает в заметной степени разлагаться на водород и кислород лишь при температуре выше 2500 ⁰С. В лаборатории для разложения воды используют электрический ток. Реакцию разложения вещества под действием электрического тока называют электролизом. [1]
Вода — весьма
реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со
многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными
металлами. Вода образует многочисленные соединения — кристаллогидраты.
Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:
2H₂O ^{электрический
ток}= 2H₂↑+
O₂↑
Впервые водород из воды выделил французский химик Лавуазье. Он пропускал водяной пар через железную трубу, раскаленную докрасна в пламени. При высокой темепературе вода взаимодействует с железом, образуя железную окалину Fe3O4, а водород выделялся в свободном виде. 3Fe+4h3O=t= Fe3O4 + 4h3 [1]
Видео «Электролиз воды»

1. Активные металлы —
это: (ВСЕГО 10 ЭЛЕМЕНТОВ !!!)

В (I): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr – 1 группа «А»

В (II): Ca, Sr, Ba, Ra – 2 группа «А»

2. Ряд активности
металлов

3. Щёлочь – это
растворимое в воде основание, сложное вещество в состав которого входит
активный металл и гидроксильная группа ОН (I).

4. Металлы средней
активности в ряду напряжений стоят от Mg до Pb (алюминий на особом положении)

Видео «Взаимодействие натрия с водой»

Помните!!!

Алюминий реагирует с
водой подобно активным металлам, образуя основание:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

Видео «Взаимодействие кислотных оксидов с водой»

!!!исключение SiO2 (речной песок) с водой не взаимодействует!!!

Используя образец,
запишите уравнения реакций взаимодействия:

СO₂
+ H₂O =

SO2 + H₂O =

Cl₂O₇
+ H₂O =

P₂O₅
+ H₂O (горячая) =

N₂O₅
+ H₂O =

Помните! С водой реагируют только
оксиды активных металлов. (оксиды натрия, калия, бария) Оксиды металлов средней активности и металлов,
стоящих после водорода в ряду активности в воде не растворяются, например, CuO
+ H₂O = реакция не возможна.

Видео «Взаимодействие оксидов металлов с водой»

Na₂O + H₂O = 2NaOH

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

CaO — оксид кальция представляет собой белый порошок, легко поглащающий влагу из воздуха. В промышленности его называют жженой, или негашеной известью. Важное практическое значение имеет реакция гашения извести.

С оксидами менее активных металлов — алюминия, цинка, меди, железа — вода не взаимодействует. [1]

5. ВОДА образует соединения в которых её молекулы полностью сохраняются — это ГИДРАТЫ.

CuSO4+5h3O=CuSO4*5h3O

2.9: Плотность — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 328720

После того, как деревья вырублены, лесозаготовительные компании часто перемещают сырье вниз по реке на лесопилку, где из него можно сделать строительные материалы или другие продукты. Бревна плавают в воде, потому что они менее плотны, чем вода, в которой они находятся. Знание плотности важно для определения характеристик и разделения материалов. Информация о плотности позволяет нам делать предсказания о поведении материи.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Журналы вождения по реке Фрейзер недалеко от Ванкувера, Британская Колумбия (Тони Хиссетт из Flickr)

Плотность

Мяч для гольфа и мяч для настольного тенниса примерно одинакового размера. Однако мяч для гольфа намного тяжелее мяча для настольного тенниса. Теперь представьте себе шар такого же размера, сделанный из свинца. Это было бы действительно очень тяжело! Что мы сравниваем? Сравнивая массу объекта с его размером, мы изучаем свойство, называемое плотностью . Плотность – это отношение массы объекта к его объему.

\[\text{плотность} = \dfrac{\text{масса}}{\text{объем}}\]

или просто

\[d=\dfrac мВ \label{eq2}\]

Плотность является интенсивным свойством, а это означает, что она не зависит от количества материала, присутствующего в образце. Вода имеет плотность \(1,0 \: \text{г/мл}\). Эта плотность одинакова, есть ли у вас маленький стакан воды или бассейн, полный воды. Плотность – это свойство, постоянное для конкретного вида изучаемой материи. 93 \справа)\). Поскольку кубический сантиметр равен миллилитру, единицы плотности также могут быть выражены как \(\text{г/мл}\). Газы гораздо менее плотные, чем твердые тела и жидкости, поэтому их плотность часто указывается в \(\text{г/л}\). Плотности некоторых распространенных веществ при 20 °C (если не указано иное) перечислены в таблице ниже.

**Таблица \(\PageIndex{1}\): плотности некоторых обычных веществ**
Жидкости и твердые вещества	Плотность при 20°C (г/мл)	Газы	Плотность при 20°C (г/л)
Этанол	0,79	Водород	0,084
Лед при 0°C	0,917	Гелий	0,166
Кукурузное масло	0,922	Воздух	1,20
Вода	0,998	Кислород	1,33
Вода при 4°C	1. 000	Углекислый газ	1,83
Сироп кукурузный	1,36	Радон	9,23
Алюминий	2,70
Медь	8,96
Свинец	11. 35
Меркурий	13,6
Золото	19,3

Плотность вещества зависит от температуры и обычно уменьшается при повышении температуры из-за того, что большинство материалов расширяются при повышении температуры. Поскольку мы знаем, что лед плавает в воде, должно быть понятно, что он менее плотный. Точно так же мы ожидаем, что кукурузный сироп утонет в воде, поскольку он более плотный.

✅ Пример \(\PageIndex{1}\)

Деревянный брусок имеет размеры 16,6 х 8,7 х 3,6 см и массу 234,1 г. Какова плотность деревянного бруска?

Решение

Этапы решения проблемы
Перечислите известные количества.	Масса = 234,1 г Размеры = 16,6 см × 8,7 см × 3,6 см 93}\;\)
Подумайте о своем результате.	Поскольку плотность воды составляет 1 г/см ³ и мы знаем, что почти вся древесина плавает в воде, плотность 0,45 г/см ³ имеет смысл для деревянного бруска. Кроме того, ответ округляется до двух значащих цифр, поскольку 3,6 см и 8,7 см имеют две значащие цифры, а все измерения и все операции включают умножение или деление.

Этапы решения проблемы

Перечислите известные количества.

Масса = 234,1 г

Размеры = 16,6 см × 8,7 см × 3,6 см

93}\;\)

Подумайте о своем результате.

Поскольку плотность воды составляет 1 г/см ³ и мы знаем, что почти вся древесина плавает в воде, плотность 0,45 г/см ³ имеет смысл для деревянного бруска. Кроме того, ответ округляется до двух значащих цифр, поскольку 3,6 см и 8,7 см имеют две значащие цифры, а все измерения и все операции включают умножение или деление.

Поскольку значения плотности известны для многих веществ, плотность можно использовать для определения неизвестной массы или неизвестного объема. Анализ размерностей будет использоваться для обеспечения надлежащего сокращения единиц.

✅ Пример \(\PageIndex{2}\)

Если в пустой градуированный цилиндр массой 100,62 г добавить 55,8 мл воды при температуре 22 °C, какова общая масса цилиндра и воды? Плотность воды при 22°С составляет 0,998 г/мл.

Решение

Этапы решения проблемы
Перечислите известные количества.	\(d_{вода}=0,998\;\mathrm г/\mathrm{мл}\;\) \(V_{вода}=55,8\;\mathrm{мл}\;\) \(m_{цилиндр}=100,62\;\mathrm g\)
Спланируйте задачу.	\(m_{всего}=m_{цилиндр}+m_{воды} ⇒ m_{всего}=100,62\;\mathrm g+m_{воды}\) \(d=\dfrac мВ\) Решите для м .
Вычислите ответ.	Переформулируйте уравнение, чтобы найти массу воды: \(V\cdot d=\dfrac m{\cancel V}\cdot\cancel V\) \(m=V\cdot d\;\Rightarrow\;m_{вода}=V_{вода}\cdot d_{вода}\) Подставьте объем и плотность воды, чтобы найти массу воды. \(m_{total}=(55,8\;\cancel{\mathrm{мл}})\left(0,998\;\dfrac{\mathrm g}{\cancel{\mathrm{мл}}}\right)= 55.\underline69\;\mathrm g\;=\;55.7\;\mathrm g\) Масса воды известна с точностью до трех значащих цифр, или 55,7 г. Полная масса может быть найдена суммированием массы цилиндра и массы воды. Чтобы избежать потенциальных проблем с округлением, мы должны добавить хотя бы одну дополнительную цифру в массу воды. \(m_{total}=100,62\;\mathrm g\;+\;55.\underline69\;\mathrm g\;=\;156.\underline31\;\mathrm g\;=\;\boxed{ 156. 3\;\mathrm g}\) Общая масса 156,3 г. Ответ округляется до десятых, так как масса воды была известна с точностью до десятых (последняя операция предполагает сложение, поэтому при округлении обращаем внимание на десятичные знаки, а не на значащие цифры).
Подумайте о своем результате.	Поскольку плотность воды при 22°C составляет около 1 г/мл, ее масса (в граммах) численно близка к ее объему (в мл). Следовательно, масса воды 55,7 г имеет смысл. Добавить массу воды к уже известной массе цилиндра очень просто.

✏️ Упражнение \(\PageIndex{1}\)

Найдите плотность (в кг/л) образца объемом 36,5 л и массой 10,0 кг.
Каков объем 100,0 г воздуха при 20°С? См. таблицу \(\PageIndex{1}\) для плотности.

Ответ А: 0,274 кг/л

Ответ Б: 83,3 л

Плотность как коэффициент преобразования

Коэффициенты преобразования также могут быть рассчитаны для преобразования различных типов единиц. Например, плотность можно использовать для преобразования массы в объем вещества. Рассмотрим ртуть, которая при комнатной температуре представляет собой жидкость и имеет плотность 13,6 г/мл. Плотность говорит нам о том, что 13,6 г ртути имеют объем 1 мл. Мы можем записать это отношение следующим образом:

13,6 г ртути = 1 мл ртути

Это соотношение можно использовать для построения двух переводных коэффициентов:

\(\dfrac{13,6\;\mathrm g}{1\;\mathrm{мл}}=1\)

\(\dfrac{1\;\mathrm{mL}}{13.6\;\mathrm g}=1\)

Какой из них мы используем? Это зависит, как обычно, от единиц, которые нам нужно отменить и ввести. Например, предположим, что мы хотим узнать массу 2,0 мл ртути. Мы будем использовать коэффициент пересчета, который имеет миллилитры внизу (чтобы единица миллилитров отменялась) и граммы вверху, так что наш окончательный ответ имеет единицу массы:

\(2,0\:\cancel{\mathrm{мл}}\times\dfrac{13,6\:\mathrm g}{1\:\cancel{\mathrm{мл}}}=27,2\:\mathrm g= \boxed{27\:\mathrm g}\)

На последнем шаге мы ограничиваем наш окончательный ответ двумя значащими цифрами, потому что объемное количество имеет только две значащие цифры; 1 в единице объема считается точным числом, поэтому она не влияет на количество значащих цифр. Другой коэффициент преобразования был бы полезен, если бы нам дали массу и попросили найти объем, как показано в следующем примере.

✅ Пример \(\PageIndex{3}\)

Ртутный термометр для измерения температуры пациента содержит 0,750 г ртути. Каков объем этой массы ртути?

Решение

Этапы решения проблемы	Преобразование единиц измерения
Определите «данную» информацию и то, что проблема просит вас «найти».	Дано: 0,750 г Найти: мл
Перечислите другие известные величины (см. Таблицу \(\PageIndex{1}\)).	плотность ртути = 13,6 г/мл
Подготовьте концептуальную карту и используйте соответствующие преобразования.	\({\color[rgb]{0,8, 0,0, 0,0}\boxed{\;\;\;\;\mathrm g\;\;\;\;}}\;\xrightarrow[{13,6\; \ mathrm g}] {1 \; }}\)
Вычислите ответ.	\( 0,750\;\cancel{\mathrm g}\times\dfrac{1\;\mathrm m\mathrm L}{13,6\;\cancel{\mathrm g}}=0,055\underline147…\; \mathrm m\mathrm L=\boxed{0,0551\;\mathrm m\mathrm L}\) Окончательный ответ округляется до трех значащих цифр.

✏️ Упражнение \(\PageIndex{2}\)

В мерный цилиндр было помещено несколько медных монет, вытеснивших 18,1 мл воды. Используя таблицу \(\PageIndex{1}\), какова масса монет?

Ответить: 162 г

Резюме

Плотность – это отношение массы объекта к его объему.
Газы менее плотны, чем твердые тела или жидкости.
Как жидкие, так и твердые материалы могут иметь различную плотность.
Для жидкостей и газов температура в некоторой степени влияет на плотность.
Плотность можно использовать в качестве коэффициента преобразования массы в объем.

Авторы и авторство

Эта страница была создана на основе контента следующих авторов и отредактирована (тематически или широко) командой разработчиков LibreTexts для соответствия стилю, представлению и качеству платформы:

Лэнс С. Лунд ( Общественный колледж Анока-Рамси)

2.9: Density распространяется по лицензии CC BY-NC, автор, ремикс и/или куратор LibreTexts.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Лицензия
CC BY-NC
Программа OER или Publisher
СК-12
Показать страницу TOC
№ на стр.
Теги
1. источник[1]-chem-52690
2. источник[2]-chem-52690

Введение

Добро пожаловать в «Приключение на подводной лодке», первую «мокрую лабораторию» в этом руководстве (без каламбура). «Мокрая лаборатория» в химии — это просто лаборатория, в которой используются химические вещества, и хотя в этой лаборатории вас будут подвергать воздействию только воды, вы должны понимать, что вода — это действительно химическое вещество, причем очень важное. Однако цель этой лабораторной работы не в том, чтобы сосредоточиться на воде, а в том, чтобы использовать воду для иллюстрации очень простой физической концепции плотности. Плотность рассчитывается как масса объекта, деленная на его объем (d = m/V). Плотность является интенсивным свойством, что означает, что это свойство остается неизменным независимо от того, сколько вещества присутствует. Плотность является важным свойством для понимания, поскольку она позволяет нам определить, будут ли объекты плавать или тонуть, если их поместить в жидкость или даже газ. Как правило, вещества плавают, если их плотность меньше плотности среды, в которую они помещены. Вот почему мелкие камни опускаются на дно пруда, а деревянные предметы, даже большие бревна, плавают.
По мере того, как ученые узнавали больше о концепции плотности, мы (научное сообщество) научились использовать эти знания для собственного использования. Одно из наиболее известных применений понятия плотности — это современное изобретение: подводная лодка. Поскольку сталь, безусловно, намного плотнее воды (7,83 г/см3 против 1,00 г/см3), можно задаться вопросом: «Как подводная лодка, содержащая несколько тонн стали, плавает в океане?» Ответ заключается в том, что подводная лодка использует воздушное пространство внутри себя. Если общий объем корабля намного больше его массы, то его плотность меньше плотности воды вокруг него и он останется на плаву. Чтобы поднять и опустить подводную лодку в океане, капитан подводной лодки открывает корпус, чтобы впустить воду, тем самым увеличивая массу подводной лодки; это приводит к увеличению плотности подводной лодки и ее погружению под воду. Чтобы поднять субмарину на поверхность, воду сбрасывают (или откачивают), уменьшая плотность субмарины. Механическая система, осуществляющая прилив и отток воды в подводную лодку, называется балластной системой.
Цель этой лабораторной работы — исследовать концепцию плотности путем определения идентичности некоторых металлических объектов на основе их экспериментально определенных плотностей и создания собственной «фиктивной» подводной лодки. При этом вы изучите некоторые другие базовые приемы, которые будете использовать снова и снова в ближайшие недели. Эти методы включают использование аналитических весов для взвешивания объектов и измерение жидкости в градуированном цилиндре.