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

Физико-химические свойства воды

• Вода — это прозрачная жид- кость без запаха, вкуса, а в малом объеме и без цвета, Молекулярная масса воды — 18,0160, химическая формула — Н2О. Максимальная плотность дистиллированной воды — 1 г/см куб. при температуре 3,982 гр. С и нормальном давлении 1 атм.
• Вода — единственное известное нам вещество, которое встречается в естественных условиях на поверхности Земли в твердом, жидком и газообразном состоянии.
• Вода — уникальный растворитель. Она растворяет больше солей и прочих веществ, чем любая другая жидкость.
• Воду очень трудно окислить, сжечь или разложить на составные части. Вода — химически стойкое вещество.
• Вода окисляет почти все металлы и разрушает даже самые твердые горные породы.
• Вода имеет редкую способность при замерзании расширяться, вследствие чего лед плавает на воде, остающейся в жидкой фазе. Только немногие вещества (висмут, галлий, германий и др.) имеют такую же аномалию, при которой твердая фаза легче жидкой.
• Вода в форме сферических капель имеет наименьшую поверхность при заданном объеме. Поверхностное натяжение (на границе с воздухом при 20 гр. С равно 72,75 дин/см) является необходимым условием капиллярных процессов, столь важных для жизнедеятельности растений и животных.
• Пресная вода замерзает не при температуре наибольшей плотности (4 гр. С), а при 0 гр.С.
• Вода обладает способностью поглощать большое количество теплоты и сравнительно мало при этом нагреваться. У воды очень высокая скрытая теплота плавления льда (79 кал/г) и испарения (539 кал/г при 100 гр. С), т. е. она поглощает значительное количество дополнительной теплоты при неизменности температуры в процессе замерзания и при кипении.
• Дистиллированная вода очень плохо проводит электрический ток, но даже весьма малые добавки солей превращают ее в хороший проводник.
• Удельная теплоемкость воды выше, чем у большинства веществ (кроме водорода и аммиака): при 100 гр. С=0,487 кал/г- град, а при 15 гр. С=1,000 кал/г град. Плавление льда сопровождается увеличением его удельной теплоемкости почти вдвое. С повышением температуры теплоемкость воды уменьшается и только после 40 гр. С начинает увеличиваться.
• Температура замерзания воды понижается при увеличении давления примерно на 1 гр. С на каждые 130 атм. и достигает минимума (-22 гр. С) при давлении 2200 атм. При дальнейшем увеличении давления температура замерзания увеличивается и может стать выше 0 гр. (при очень большом давлении).
• Температура кипения воды равна 100 гр. С при нормальном давлении 1 атм., но, учитывая, что водород кипит при — 253 гр. С, а кислород — при -180 гр. С, вода должна кипеть в пределах от 100 до 150 гр. С.
• Диэлектрическая проницаемость воды (Е в единицах СГСЭ) 81,0 при 20 гр. С (это объясняет наличие у воды особых свойств, в частности способности растворять многие вещества). У большинства других тел она находится в пределах 2 — 3, за исключением ряда кислот (муравьиная — 58, ацетон — 21) и цианистого водорода, у которого диэлектрическая проницаемость 107.
• Коэффициент преломления света в воде при 20 гр. С = 1,3330, в то время как по волновой теории света (n=VЕ) он должен быть равен 9.
• Вода способна к полимеризации — соединению большого числа молекул обычной воды. Такая поливода имеет ряд совершенно новых физических свойств, в частности, она кипит при температуре в 4-5 раз более высокой, чем обычная.
• Скорость звука в пресной воде около 1450 м/с, в морской при 25 С — 1496 м/с.
• Вязкость при 20 гр. С=1,005 сантипуаза (спз). При О гр. С вязкость чистой воды 1,789 спз, а при 100 гр. С — только 0,282, т. е. в 6 раз меньше. Вязкость водяного пара при 15 гр. С всего 0,006 спз, т.е. значительно меньше, чем у воды при той же температуре.
• рН дистиллированной воды при 20 гр. С равен 7. При нагревании рН уменьшается и при 100 гр. С, например, рН равен 6.
• При давлении 1 атм. и температуре 100 гр. С из 1 л воды образуется 1600 л пара. У воды есть и ряд других свойств, которые уже известны и которые еще предстоит узнать.

Физические свойства воды | Химия. Шпаргалка, шпора, формула, закон, презентация, ГДЗ, конспект, опыты, тесты, сообщение, реферат, кратко

При обычных условиях вода — жид­кое прозрачное вещество без цвета, вкуса и запаха. Плотность жидкой воды имеет максимальное значение 1 г/см³ при 4 °C. При 0 °C вода пере­ходит из жидкого состояния в твёрдое — лёд. При 100 °C кипит и пере­ходит в газообразное состояние — водяной пар. Аналоги воды по стро­ению и химическому составу — H₂S, H₂Se, H₂Te — при комнатной тем­пературе находятся в газообразном состоянии. Если бы свойства воды подчинялись общей закономерности, то она закипала бы при темпера­туре -70 °C, а лёд образовывался бы при -90 °C, что вряд ли способство­вало жизни на планете в её настоящем виде. Наличие водородной свя­зи у низкомолекулярного вещества воды и объясняет аномально высо­кие значения её температур плавления и кипения.

Чистое вещество вода обладает и другими особенностями, которые делают это соединение поистине уникальным.

Вода способна расширяться при замерзании и иметь при +4 °C мак­симальную плотность. Поэтому при температуре меньше +4 °C лёд за­нимает верхнюю часть водоёма, укрывая, как шубой, его нижние слои и защищая водоём от промерзания. Это спасает нашу планету от обле­денения. Не обладай вода таким загадочным свойством, все водоёмы и даже Мировой океан за определённый геологический период промёрз­ли бы до дна. Жизнь на Земле не только не получила бы своего эволю­ционного развития, она просто бы не возникла.

Вода обладает высокими значениями удельной теплоты плавления и удельной теплоты парообразования, которым академик В. И. Вер­надский придавал планетарное значение, так как они определяют многие физико-химические и биологические процессы на Земле (рис. 157).

Высокая удельная теплота плавления льда, равная 332 • 10³ Дж/кг, оберегает нашу планету от всемирных потопов. Таяние льда (рис. 158) и снега связано с огромными энергетическими затратами, поэтому процесс происходит постепенно, в большинстве случаев не причиняя вреда природе.

На испарение 1 кг воды при нормальном атмосферном давлении и температуре кипения расходуется 2257 • 10³ Дж теплоты, т. е. прибли­зительно в 7 раз больше, чем на плавление 1 кг льда. В этом причина сохранения воды в жидком состоянии на нашей планете. Даже в са­мые жаркие дни вода испаряется крайне медленно. Поэтому и сезоны года меняются не резко, а плавно: лето — осень — зима — весна.

Вода имеет высокую удельную теплоёмкость. Эта величина показы­вает, какое количество теплоты надо затратить для нагревания 1 кг воды на 1 K (рис. 159). Оказывается, оно равно 4,1868 • 10³ Дж.

Загрузка…

Из-за высокой удельной теплоёмкости воды на континентах не бы­вает резкого перепада температур зимой и летом, ночью и днём, по­скольку они окружены гигантским регулятором, своеобразным термо­статом — водами Мирового океана.

При нагревании всех веществ удельная теплоёмкость их, как пра­вило, возрастает, но вода — исключение. Изменение удельной тепло­ёмкости воды с повышением температуры аномально: от 0 до 30 °C она понижается и только от 50 до 100 °C повышается. Значит, удельная те­плоёмкость воды достигает минимального значения при 36—37 °C, т. е. вблизи нормальной температуры тела человека и млекопитающих, благо­приятной для биохимических реакций в их организме.

Ещё одна особенность воды — высокое поверхностное натяжение.

На каждую молекулу внутри жидко­сти действуют силы притяжения сосед­них молекул, окружающих её со всех сто­рон. На молекулы поверхностного слоя действуют как молекулы жидкости, так и молекулы газов воздуха. Взаимное при­тяжение молекул жидкости больше, чем молекул жидкости и газа, поэтому равно­действующая сил притяжения направле­на внутрь жидкости и молекулы поверхностного слоя стремятся в неё втянуться. Под действием этой силы число молекул на по­верхности уменьшается, её площадь сокраща­ется. Но все молекулы, разумеется, не могут уйти внутрь. На поверхности остаётся такое их число, при котором она оказывается мини­мальной. Для перенесения молекул из глуби­ны объёма жидкости в её поверхностный слой необходимо совершить работу по преодоле­нию равнодействующей сил притяжения, дей­ствующих на молекулу в поверхностном слое. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Поверхностным натяжением называется величина, равная рабо­те, затраченной на увеличение поверхности жидкости на одну еди­ницу.

Поверхностное натяжение собирает воду в капли (рис. 160) и позво­ляет водомерке (рис. 161) скользить по воде.

Ещё одна характеристика воды — вязкость. Обычно с повышением давления вязкость вещества увеличивается, а с ростом температуры уменьшается. Вода и здесь выделяется. Её вязкость с ростом давления при температуре ниже -30 °C значительно уменьшается. Поэ­тому активность организмов, живущих в низ­котемпературных средах, не сильно зависит от этих температур: кровь, не потерявшая те­кучести, продолжает выполнять свои функ­ции столь же интенсивно, как и при более вы­соких температурах.

На этой странице материал по темам:

• При обычных условиях вода это жидкое прозрачное вещество

• Перечислите известные аномалии физических свойств

• Аномальные свойства воды реферат по биологии кратко

• Физ свойства воды аномалии-реферат

• Опыты для реферата с водой

Вопросы по этому материалу:

• Какими физическими свойствами обладает вода?

• Что такое поверхностное натяжение?

• Как водородная связь определяет фи­зические свойства воды?

• Перечислите известные вам аномалии физических свойств воды.

  

• Какую роль аномалии физических свойств воды играют в природе?

Необычные свойства воды — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Учитывая, что 70% нашей земли состоит из воды океана и 65% наших тел состоит из воды, трудно не осознавать, насколько она важна в нашей жизни. Есть 3 разные формы воды, или H ₂ O: твердое (лед), жидкое (вода) и газообразное (пар). Поскольку вода кажется вездесущей, многие люди не знают о необычных и уникальных свойствах воды, в том числе:

• Точка кипения и точка замерзания
• Поверхностное натяжение, теплота парообразования и давление пара
• Вязкость и когезия
• Твердотельный
• Жидкое состояние
• Состояние газа

Точка кипения и точка замерзания

Если вы посмотрите в периодическую таблицу и найдёте теллур (атомный номер: 52), вы обнаружите, что точки кипения гидридов уменьшаются по мере уменьшения размера молекулы. Таким образом, гидрид теллура: H ₂ Te (теллурид водорода) имеет температуру кипения -4°C . Двигаясь вверх, следующим гидридом будет H ₂ Se (селенид водорода) с температурой кипения -42°C . Еще один вверх, и вы обнаружите, что H ₂ S (сероводород) имеет температуру кипения -62°C . Следующим гидридом будет H ₂ O (ВОДА!) . А мы все знаем, что температура кипения воды 100°С . Таким образом, несмотря на свою малую молекулярную массу, вода имеет невероятно большую температуру кипения. Это связано с тем, что воде требуется больше энергии, чтобы разорвать ее водородные связи, прежде чем она сможет начать кипеть. Та же концепция применяется и к точке замерзания, как показано в таблице ниже. Точки кипения и замерзания воды позволяют молекулам очень медленно кипеть или замерзать, это важно для экосистем, живущих в воде. Если бы воду было очень легко заморозить или вскипятить, резкие изменения в окружающей среде, а значит, и в океанах или озерах привели бы к гибели всех организмов, живущих в воде. Вот почему пот способен охлаждать наши тела.

Поверхностное натяжение, теплота парообразования и давление пара

Помимо ртути, вода имеет самое высокое поверхностное натяжение среди всех жидкостей. Высокое поверхностное натяжение воды обусловлено водородными связями в молекулах воды. Вода также имеет исключительно высокую теплоту парообразования . Испарение происходит, когда жидкость превращается в газ, что делает эту реакцию эндотермической. Теплота парообразования воды 41 кДж/моль. Давление паров обратно пропорционально межмолекулярным силам, поэтому те, у кого межмолекулярные силы сильнее, имеют более низкое давление паров. У воды очень сильные межмолекулярные силы, отсюда и низкое давление пара, но оно еще ниже по сравнению с более крупными молекулами с низким давлением пара.

• Вязкость – это свойство жидкости иметь высокое сопротивление течению. Обычно мы думаем о жидкостях, таких как мед или моторное масло, как о вязких, но по сравнению с другими веществами с аналогичной структурой вода вязкая. Жидкости с более сильными межмолекулярными взаимодействиями обычно более вязкие, чем жидкости со слабыми межмолекулярными взаимодействиями.
• Когезия – это межмолекулярные силы между подобными молекулами; вот почему молекулы воды способны удерживаться вместе в капле. Молекулы воды очень сплочены из-за полярности молекулы. Вот почему вы можете наполнить стакан водой чуть выше края, и она не прольется.

Твердое тело (лед)

Все вещества, включая воду, становятся менее плотными при нагревании и более плотными при охлаждении. Поэтому, если вода охлаждается, она становится более плотной и образует лед. Вода — одно из немногих веществ, чье твердое состояние может плавать в жидком состоянии! Почему? Вода продолжает становиться более плотной, пока не достигнет 4°C. Когда она достигает 4°C, становится МЕНЬШЕ плотный. При замерзании молекулы воды начинают двигаться медленнее, что облегчает им образование водородных связей и, в конечном итоге, самоорганизацию в открытую кристаллическую гексагональную структуру. Из-за этой открытой структуры по мере того, как молекулы воды отдаляются друг от друга, объем воды увеличивается примерно на 9%. Таким образом, молекулы более плотно упакованы в жидком состоянии воды, чем в твердом. Вот почему банка газировки может взорваться в морозильной камере.

Жидкое состояние (жидкая вода)

Очень редко можно найти соединение, в котором отсутствует углерод, чтобы быть жидким при стандартных температурах и давлениях. Поэтому для воды необычно быть жидкостью при комнатной температуре! Вода жидкая при комнатной температуре, поэтому она может двигаться быстрее, чем в твердом состоянии, что позволяет молекулам образовывать меньше водородных связей, в результате чего молекулы упаковываются более плотно друг к другу. Каждая молекула воды связана с четырьмя другими, образуя тетраэдрическую структуру, однако они могут свободно перемещаться и скользить друг мимо друга, в то время как лед образует твердую шестиугольную структуру большего размера.

Состояние газа (пар)

При кипении воды ее водородные связи разрываются. Частицы пара движутся очень далеко друг от друга и быстро, поэтому практически не успевает образоваться водородная связь. Таким образом, по мере того, как частицы достигают критической точки над паром, присутствует все меньше и меньше водородных связей. Отсутствие водородных связей объясняет, почему пар вызывает гораздо более сильные ожоги, чем вода. Пар содержит всю энергию, используемую для разрыва водородных связей в воде, поэтому, когда пар попадает на ваше лицо, вы сначала поглощаете энергию, которую пар получил от разрыва водородных связей в жидком состоянии. Затем в результате экзотермической реакции пар превращается в жидкую воду с выделением тепла. Это тепло добавляется к теплу кипящей воды, поскольку пар конденсируется на вашей коже.

Вода как «универсальный растворитель»

Из-за полярности воды она способна растворять или диссоциировать многие частицы. Кислород имеет слегка отрицательный заряд, а два атома водорода имеют слегка положительный заряд. Слегка отрицательные частицы соединения будут притягиваться к атомам водорода воды, а слегка положительные частицы будут притягиваться к молекуле кислорода воды; это вызывает диссоциацию соединения. Помимо приведенных выше объяснений, мы можем обратиться к некоторым свойствам молекулы воды, чтобы найти еще несколько причин уникальности воды:

• Не говоря уже о фторе, кислород является наиболее электроотрицательным неблагородным газовым элементом, поэтому при образовании связи электроны притягиваются к атому кислорода, а не к водороду. Это создает 2 полярные связи, которые делают молекулу воды более полярной, чем связи в других гидридах в группе.
• Валентный угол 104,5° создает очень сильный диполь.
• Вода имеет водородные связи, что, вероятно, является жизненно важным аспектом в сильном межмолекулярном взаимодействии воды

Почему это важно для реального мира?

Свойства воды позволяют организмам выживать в различных погодных условиях. Лед замерзает по мере расширения, что объясняет, почему лед может плавать в жидкой воде. Зимой, когда озера начинают замерзать, поверхность воды замерзает, а затем опускается к более глубоким водам; это объясняет, почему люди могут кататься на коньках или падать в замерзшее озеро. Если бы лед не мог плавать, озеро замерзло бы снизу вверх, убивая все экосистемы, живущие в озере. Однако лед плавает, поэтому рыба может выжить зимой под поверхностью льда. Поверхность льда над озером также защищает озера от холода снаружи и изолирует воду под ним, позволяя озеру под замерзшим льдом оставаться жидким и поддерживать температуру, достаточную для выживания экосистем, живущих в озере.

Ресурсы

1. Краколис, Марк С. и Эдвард Питерс I. Основы вводной химии . Томпсон, издательство Brooks/Cole Publishing Company. 2006
2. Петруччи и др. Общая химия: принципы и современные приложения: AIE (твердый переплет). Река Аппер-Сэдл: Пирсон / Прентис-холл, 2007 г.

.

Авторы и ссылки

• Коринн Йи (UCD), Дезире Роззи (UCD)

Unusual 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.

Каковы уникальные свойства воды?

Вода является одним из самых важных веществ на Земле для всех живых существ, поэтому неудивительно, что эта удивительная молекула обладает некоторыми особыми свойствами. Откройте для себя химические и физические свойства воды, которые делают ее такой уникальной.

свойства воды в кубиках льда

Реклама

Основные химические свойства воды

Изучение уникальных свойств воды начинается с понимания ее основных химических свойств.

Полярность

Вода состоит из полярных молекул, поэтому полярность является одним из ее уникальных свойств. Каждая молекула воды имеет два атома водорода и один атом кислорода (h3O). Эти молекулы образуют полярные ковалентные связи. Атомы водорода заряжены положительно, а молекулы кислорода – отрицательно. Это свойство заставляет молекулы воды притягиваться друг к другу.

Сплоченность

Полярность воды приводит к ее сплоченности. Когезия относится к силам, которые заставляют или позволяют одинаковым молекулам оставаться вместе. Тот факт, что молекулы воды естественным образом стремятся цепляться друг за друга, означает, что вода обладает сцеплением. Вот почему могут образовываться капли воды. Сплоченность также объясняет, почему контейнер может быть наполнен водой чуть выше точки перелива, прежде чем она действительно прольется.

Поверхностное натяжение

Вода занимает второе место по величине поверхностное натяжение всех жидких веществ (у ртути выше). Поскольку молекулы воды стремятся сцепиться друг с другом, молекулы на поверхности образуют более прочные связи, чем молекулы под поверхностью. Это приводит к поверхностному натяжению, которое становится барьером между водой и воздухом над ней (атмосферой). Поверхностное натяжение объясняет, почему маленькие объекты будут плавать на поверхности воды, а не тонуть под ее поверхностью.

Вязкость

Чем выше вязкость жидкости, тем сильнее она сопротивляется течению. И наоборот, чем менее вязкая жидкость, тем свободнее она течет. Мед является примером очень вязкой жидкости. Вода, конечно, не такая вязкая, как мёд, но вязкость у неё есть. Степень вязкости воды зависит от температуры. Существует обратная зависимость, означающая, что с повышением температуры воды ее вязкость уменьшается.

Точки кипения и замерзания

Вода имеет высокую температуру кипения и низкую точку замерзания , что означает, что она не кипит и не замерзает быстро. Тот факт, что вода не реагирует быстро на колебания температуры, является причиной того, что она может поддерживать водную жизнь. Температура кипения воды составляет 212 градусов по Фаренгейту, что преобразуется в 100 градусов по Цельсию. Температура замерзания воды составляет 32 градуса по Фаренгейту, что равно нулю градусов по Цельсию.

Объявление

Жидкое состояние

Вода находится в жидком состоянии всякий раз, когда она не замерзает в твердое состояние или не кипятится в газообразное. На самом деле это необычное свойство для вещества, не содержащего углерода (вода состоит из водорода и кислорода). Большинство веществ, не содержащих углерода, не являются жидкими при комнатной температуре. Вода имеет наименьшую плотность, когда находится в жидком состоянии.

Твердое состояние

Лед — это твердое состояние воды. Когда вода охлаждается, она становится более плотной, пока не приблизится к точке замерзания. По мере того как вода охлаждается и движется к замерзанию, она начинает становиться слякотной. Как только вода проходит точку замерзания, она становится льдом. Непосредственно перед точкой, в которой образуется лед, плотность воды начинает уменьшаться, а не продолжать увеличиваться. Вот почему кубики льда плавают в стакане воды.

Газообразное состояние

Пар — газообразное состояние воды. Когда вода нагревается до точки кипения, она становится паром. Когда вода начинает кипеть, ее водородные связи начинают разрываться. Когда он достигает точки пара, водородные связи не могут образовываться. Это объясняет, почему ожоги паром на самом деле даже хуже, чем ожоги кипятком. Когда пар соприкасается с кожей человека, этот человек ощущает энергию, полученную паром в результате разрыва водородных связей, а также тепло кипящей воды.

Основные физические свойства воды

Физические свойства воды — это ее характеристики, которые можно воспринимать органами чувств. То, что вы можете увидеть, потрогать, попробовать на вкус или понюхать в воде, представляет ее физические свойства. К самым основным физическим свойствам воды относятся температура, вкус, запах и цвет.

Реклама

Температура

Температура воды является физическим свойством. Температура воды влияет на многие характеристики, такие как уровень поверхностного натяжения, растворимость и вес. С повышением температуры скорость, с которой происходят биологические или химические реакции, также увеличивается.

Вкус

Вкус воды зависит от того, какие соединения в ней присутствуют. Например, соленая вода имеет соленый вкус из-за присутствия хлорида натрия. Это верно для естественной соленой воды, такой как та, что находится в океанах, заливах и других водоемах, а также для искусственной соленой воды. Если в воду добавить сахар (сахарозу), она станет сладкой на вкус.

Запах

Чувства вкуса и обоняния тесно связаны. Те же типы соединений, которые могут изменить вкус воды, также могут повлиять на ее запах. Например, вода с высоким содержанием серы (сероводородный газ) также описывается как пахнущая тухлыми яйцами и имеющая кислый вкус.