Химия свойства воды: Химические свойства воды — урок. Химия, 9 класс.

Основные физико-химические свойства воды

Весь облик нашей планеты, возникновение и развитие на ней флоры и фауны тесно связаны с наличием воды и с ее определенными физико-химическими свойствами.[ …]

Физические и химические свойства воды изучаются в курсах неорганической химии и других химических дисциплинах. Поэтому рассмотрим лишь свойства, имеющие наиболее важное значение для понимания природных явлений и для использования в процессах очистки. Весовой состав воды (чистой)—88,8% кислорода и 11,2% водорода.[ …]

В этом случае образуется наиболее плотная упаковка, и пода будет иметь максимальную плотность. Другие сочетания молекул воды приводят к образованию более рыхлых структур. Так, обычная структура льда может быть схематически передана следующим образом.[ …]

При нагревании воды степень ее ассоциации уменьшается. При высоких температурах определение молекулярного веса по плотности пара дает величину, равную 18, что указывает на практически полное отсутствие ассоциации. [ …]

Теория ассоциации молекул воды позволяет объяснить причину одного из важнейших свойств воды — ее плотностную аномалию. Как известно, максимальная плотность воды (1,0 г!см3) соответствует температуре +4°, а лед имеет значительно меньшую плотность—0,92 г/см3. Предполагается, что в воде при 4° присутствует максимальное число удвоенных молекул воды. Плотностная аномалия воды сыграла важную роль в формировании окружающего нас мира и сохраняет важное значение в наши дни.[ …]

Просачиваясь в трещины в камнях и скалах и замерзая там, вода вызывает разрушение горных пород. Этот процесс, многократно повторяющийся в течение миллионов лет, сыграл важнейшую роль в образовании почвы. Не менее важно и то обстоятельство, что при замерзании водоемов зимой вода в глубинных слоях сохраняет температуру +4°, а лед остается на поверхности и предохраняет водоем от дальнейшего остывания. Если бы образующийся лед осаждался на дно, очень многие наши водоемы зимой промерзали бы до самого дна.[ . ..]

Вследствие плотностной аномалии воды в глубоких водоемах наблюдается температурная слоистость. Зимой поверхностные слои воды имеют температуру, близкую к нулю, а нижние +4° (так называемая обратная температурная слоистость). В начале весны прогревающаяся до +4° вода опускается вниз и наслаивается на глубинную воду, имеющую ту же температуру. В результате этой частичной циркуляции происходит выравнивание температуры воды—весенняя гомотермия.[ …]

Летом по мере дальнейшего прогрева воды устанавливается прямая температурная слоистость: температура воды непрерывно повышается в направлении от дна к поверхности. Осенью, охлаждающиеся слои воды опускаются на дно, вытесняя на поверхность более теплую воду. Снова происходит циркуляция воды, вследствие чего устанавливается осенняя гомотермия.[ …]

По сравнению с другими веществами вода обладает высокой теплоемкостью (в 3100 раз большей, чем у воздуха) и высокой теплотой испарения. Полагают, что высокие значения этих показателей также связаны с ассоциацией молекул воды, так как при нагревании тепло расходуется не только на повышение температуры, но и на разделение ассоциированных молекул. Высокая теплоемкость воды в значительной мере определяет воздействие последней на климат нашей планеты. Так, например, Гольфстрим, начинающийся от Мексиканского залива, переносит за 1 сек 25 млн т воды, нагретой до 26° (Некрасов, 1965), и существенно смягчает климат Европы и Мурманска. Восточно-Сибирское море и море Лаптевых за счет теплового стока наших рек, текущих с юга на север, получают ежегодно 6-1012 ккал. Чтобы получить такое количество тепла, необходимо сжечь 820 млн т каменного угля (Гинко, 1965).[ …]

Зависит ли от давления температура плавления льда? В системе (равновесной) вода лед объем льда больше объема того же количества воды; поэтому, применяя принцип Ле Шателье, можно полагать, что при увеличении давления равновесие сместится влево, в сторону образования воды. Действительно, опыт показывает, что каждая атмосфера избыточного давления понижает температуру плавления льда приблизительно на 0,008°.[ …]

Рисунки к данной главе:

Измйрение температуры кипения и плавления в ряду гидридов элементов VI группы.
Диаграмма состояния воды.

Вернуться к оглавлению

7.2: Свойства воды — Химия LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    33366

    • Вода покрывает 71% поверхности Земли и жизненно важна для всех известных форм жизни. На Земле, 96,5 % воды планеты находится в морях и океанах, 1,7 % — в подземных водах, 1,7 % — в ледниках и ледяных шапках Антарктиды и Гренландии, небольшая часть — в других крупных водоемах и 0,001 % — в воздухе в виде пара, облаков. (образующиеся из твердых и жидких частиц воды, взвешенных в воздухе), и осадки.

    Только 2,5% воды Земли составляют пресные воды, и 98,8% этой воды находятся во льду и подземных водах. Менее 0,3% всей пресной воды находится в реках, озерах и атмосфере, и еще меньшее количество пресной воды Земли (0,003%) содержится в биологических телах и промышленных продуктах.

    Основные химические и физические свойства воды:

    • Вода представляет собой жидкость при стандартной температуре и давлении. Он безвкусный и без запаха. Внутренний цвет воды и льда — очень легкий голубой оттенок, хотя в небольших количествах оба они кажутся бесцветными. Водяной пар практически невидим как газ.
    • Вода — единственное вещество, встречающееся в природе во всех трех фазах в виде твердого, жидкого и газообразного состояния на поверхности Земли
    • Вода прозрачна в видимом электромагнитном спектре. Таким образом, водные растения могут жить в воде, потому что солнечный свет может достигать их. Инфракрасный свет сильно поглощается водородно-кислородными или ОН-связями.
    • Поскольку молекула воды не является линейной, а атом кислорода имеет более высокую электроотрицательность, чем атомы водорода, атом кислорода несет частичный отрицательный заряд, тогда как атомы водорода имеют частичный положительный заряд. В результате вода представляет собой полярную молекулу с электрическим дипольным моментом.
    • Вода может образовывать необычно большое количество межмолекулярных водородных связей (четыре) для молекулы такого размера. Эти факторы приводят к сильным силам притяжения между молекулами воды, что приводит к высокому поверхностному натяжению воды и капиллярным силам. Капиллярное действие относится к стремлению воды двигаться вверх по узкой трубке против силы тяжести. Это свойство присуще всем сосудистым растениям, например деревьям.
    • Температура кипения воды (как и всех других жидкостей) зависит от барометрического давления. Например, на вершине горы Эверест вода кипит при 68 °C по сравнению со 100 °C на уровне моря на той же широте (поскольку широта немного изменяет атмосферное давление). И наоборот, вода глубоко в океане вблизи геотермальных жерл может достигать температуры в сотни градусов и оставаться жидкой.
    • Вода имеет высокую удельную теплоемкость, 4181,3 Дж кг -1 К -1 , а также высокая теплота парообразования (40,65 кДж моль -1 ), оба являются результатом обширных водородных связей между его молекулами. Эти два необычных свойства позволяют воде смягчать климат Земли, амортизируя большие колебания температуры.
    • Сплошной лед имеет плотность 917 кг·м -3 . Максимальная плотность жидкой воды достигается при температуре 3,98 °C, где она составляет 1000 кг·м -3 .
    • Элементы, более электроположительные, чем водород, такие как литий, натрий, кальций, калий и цезий, вытесняют водород из воды, образуя гидроксиды. Поскольку водород является легковоспламеняющимся газом, его выделение опасно, а реакция воды с более электроположительными из этих элементов может быть взрывоопасной, поэтому их часто хранят в масле.

    Большинство известных чистых веществ при охлаждении ведут себя просто: они сжимаются. Жидкости сжимаются при охлаждении, потому что молекулы движутся медленнее и менее способны преодолевать притягивающие межмолекулярные силы, приближающие их друг к другу. Как только достигается температура замерзания, вещества затвердевают, заставляя их сжиматься еще больше, потому что кристаллические твердые вещества обычно плотно упакованы.

    Вода Однако вода имеет аномальное свойство превращаться в менее плотный при охлаждении до твердой формы, лед .

    Когда жидкая вода охлаждается, она сначала сжимается, как и ожидалось, пока не будет достигнута температура 3,98 °C (~4 °C). После этого он немного расширяется, пока не достигнет точки замерзания, а затем при замерзании расширяется примерно на 9%.

    При температуре чуть выше точки замерзания молекулы воды начинают локально образовывать льдоподобные структуры с протяженной сетью водородных связей. Это создает некоторую «открытость» в жидкой воде, что объясняет уменьшение ее плотности. Это противоречит обычной тенденции охлаждения к увеличению плотности. В 3,9При температуре 8 °C эти противоположные тенденции компенсируются, создавая максимум плотности.

    Поскольку вода расширяется, занимая на 9% больший объем в виде льда, и имеет меньшую плотность, она плавает в жидкой воде, как айсберги. К счастью, это происходит, так как в более холодном климате, где вода подвержена замерзанию, если она вся затвердеет зимой, это убьет все живое в ней.

    Протяженная структура молекулы воды в жидкой и твердой форме, наблюдаемая в приведенных ниже моделях, объясняет изменение плотности в зависимости от температуры.

    7.2: Properties of Water распространяется по незадекларированной лицензии, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Показать страницу TOC
        № на стр.
      2. Теги
          На этой странице нет тегов.

      Химические свойства воды и водородные связи.

      Химические свойства воды и водородные связи.

      Н-связь и свойства воды

      Молекулы воды очень особенные.
      Вода (H 2 О) молекулы являются полярными молекулами. Они имеют небольшие заряды на обоих концах, что придает им исключительную силу, когда дело доходит до притяжения друг друга и других заряженных частиц.

      Нажмите, чтобы увидеть, что создает эти заряды на молекуле воды.

      Эта сила притяжения, существующая между молекулами воды, известна как водородная связь.

      Посмотрите видео справа, чтобы увидеть демонстрацию заряженной природы молекул воды, когда они притягиваются к заряженному объекту. .

       

      При охлаждении до твердого состояния вода расширяется. Вот почему бутылки с напитками, оставленные в морозильной камере, взрываются.

      Лед менее плотный, чем вода, поэтому он плавает на поверхности. По этой причине айсберги плавают, и именно поэтому «Титаник» подошел к своему трагическому концу.

      Причина, по которой лед менее плотный, описана ниже.

       

      Посмотрите видео справа.
      Какую роль играет Н-связь в образовании льда менее плотного, чем жидкое состояние?

      источник https://www.youtube.com/watch?v=KZ3szelrBLc на 7.57 21.05.20

       

      Вы бы заметили разницу в плотности между льдом и водой. Каждый раз, когда ледяные блоки помещаются в стакан с водой, они всплывают. Между молекулами воды во льду больше пространства, чем в воде.

      Молекулы воды удерживаются близко друг к другу благодаря относительно сильным водородным связям. При комнатной температуре водородные связи многократно разрываются и восстанавливаются, как показано справа.

      Когда молекулы воды охлаждаются, водородные связи захватывают молекулы в жесткую трехмерную структуру, которая выравнивает молекулы воды таким образом, что между молекулами образуются огромные промежутки. Это делает лед менее плотным, чем вода.

      Нажмите, чтобы увидеть, как молекулы воды расположены во льду. Обратите внимание, что во льду расстояние между молекулами воды больше, чем в воде.

      Небольшие заряды на поверхности молекулы воды делают воду отличным растворителем. Эти заряды притягивают заряженные частицы и помогают растворять твердые вещества, такие как соль и сахар.

      Нажмите, чтобы увидеть анимацию (источник неизвестен)

       

      Водородные связи также являются причиной высокого поверхностного натяжения воды. Водородная связь плотно удерживает молекулы воды на поверхности и является причиной того, что мелкие насекомые и даже плотные скрепки, как показано справа, могут оставаться на поверхности. Даже так называемая ящерица-Иисус, которая может ходить по воде, обязана своим особым умением водородным связям и высокому поверхностному натяжению воды.

      Попробуйте положить скрепку на поверхность холодной и горячей воды. Есть ли разница?

       

      Некоторые насекомые, такие как водомерка, изображенная справа, могут приземляться на поверхность воды и поддерживаться поверхностным натяжением воды.

       

      Посмотрите видео справа, чтобы увидеть, как ящерица Иисуса движется по поверхности воды.