Химические свойства воды

Из химических свойствводы особенно важны способность её молекул диссоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворять вещества разной химической природы.

Роль воды как главного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью её молекул и, как следствие, её чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноимённые электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимного притяжения между молекулами или атомами погружённого в воду тела также слабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разбить молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многих труднорастворимых веществ: капля камень точит.

Лишь незначительная доля молекул (одна из 500 000 000) подвергается электролитической диссоциации по схеме: Н2О ↔ Н+ + ОН-.

Однако, приведённое уравнение условное: не может существовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н+. Он сразу соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н3О+, который в свою очередь объединяется с одной, двумя или тремя молекулами воды в Н3О+ , Н5О2+ , Н7О3+.

Электролитическая диссоциация воды – причина гидролиза солей слабых кислот и (или) оснований. Степень электролитической диссоциации заметно возрастает при повышении температуры.

Образование воды из элементов по реакции: Н2 + 1/2 О2 Н2О -242 кДж/моль для пара, 286 кДж/моль для жидкой воды.

При низких температурах в отсутствии катализаторов происходит крайне медленно, но скорость реакции резко возрастает при повышении температуры, и при 550оС она происходит со взрывом. При понижении давления и повышении температуры равновесие сдвигается влево.

Под действием ультрафиолетового излучения происходит фотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН-.

Ионизирующее излучение вызывает радиолиз воды с образованием Н2; Н2О2 и свободных радикалов: Н*; ОН*; О*.

Вода – реакционноспособное соединение.

Вода окисляется атомарным кислородом: Н2О + О Н2О2.

При взаимодействии с F2 образуется НF, а также О2;О3; Н2О2; F2О и другие соединения.

С остальными галогенами при низких температурах вода реагирует с образованием смеси кислот Н Гал и Н Гал О.

При обычных условиях с водой взаимодействует до половины растворённого в ней СI2 и значительно меньшие количества Br2 и J2.

При повышенных температурах СI2 и Br2 разлагают воду с образованием Н Гал и О2 . При пропускании паров воды через раскалённый уголь она разлагается и образуется так называемый водяной газ: Н2О + С СО + Н2.

При повышенной температуре в присутствии катализатора вода реагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например:. Н2О + СО СО2 + Н2 и Н2О + СН4 СО + 3Н2.

Эти реакции используют для промышленного получения водорода. Фосфор при нагревании с водой под давлением в присутствии катализатора окисляется в метафосфорную кислоту: 6Н2О + 3Р 2НРО3 + 5Н2.

Вода взаимодействует со многими металлами с образованием Н2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными и щелочно-земельными металлами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатной температуре. Менее активные металлы разлагают воду при повышенной температуре, например, Мg и Zn – выше 100оС; Fe – выше 600оС: 2Fe + 3H2O Fe2O 3 + 3H2.

При взаимодействии с водой многих оксидов образуются кислоты или основания. Вода может служить катализатором, например, щелочные металлы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды. Иногда вода – каталитический яд, например, для железного катализатора при синтезе NH3. Способность молекул воды образовывать трёхмерные сетки водородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами, СО2 , CI2 , (CH2)2O , CHCI3 и многими другими веществами газовые гидраты.

Другие статьи

Методики биотестирования
Методика Н.С. Строганова [51] Основные положения: Острый опыт. Предлагаемый метод позволяет определить острую токсичность: а) сточных вод отдельных цехов предприятий, включая условно- ...

Безопасность жизнедеятельности в туристической сфере (Учебник). 2002. 117 стр.
Обеспечение безопасности всегда являлось важнейшей проблемой человечества во всех сферах деятельности. Человек с момента своего зарождения подвергается изменяющимся опасностям природного, те ...

Лазерная автодинная интерферометрия динамических параметров биообъектов Daphnia magna Strauss
Для оценки степени загрязнения окружающей среды широкое применение могут найти методы, основанные на оценке физиологических параметров биологических тест-объектов. В качестве тест-объектов для ...