Какие химические свойства проявляет вода

Оксид водорода (H2O), гораздо более известный всем нам под названием “вода”, без преувеличения, является главной жидкостью в жизнедеятельности организмов на Земле, ибо все химико-билогические реакции проходят, либо с участием воды, либо в растворах.

Вода является вторым, после воздуха, самым важным веществом для организма человека. Прожить без воды человек может не более 7-8 суток.

Чистая вода в природе может существовать в трех агрегатных состояниях: в твердом – в виде льда, в жикдом, собственно вода, в газообразном – в виде пара. Таким разнообразием агрегатных состояний в природе больше не может похвастаться ни одно вещество.

Физические свойства воды

при н.у. – это жидкость без цвета, запаха и вкуса;
вода обладает высокой теплоёмкостью и низкой электропроводностью;
температура плавления 0°C;
температура кипения 100°C;
максимальная плотность воды при 4°C равна 1 г/см3;
вода – хороший растворитель.

Строение молекулы воды

Молекула воды состоит из одного атома кислорода, который соединен с двумя атомами водорода, при этом связи O-H образуют угол в 104,5°, при при этом общие электронные пары смещены к атому кислорода, который более электроотрицателен по сравнению с атомами водорода, поэтому, на атоме кислорода формируется частичный отрицательный заряд, соответственно, на атомах водорода – положительный. Таким образом, молекулу воды можно рассматривать, как диполь.

Молекулы воды могут между собой образовывать водородные связи, притягиваясь противоположно заряженными частями (на рисунке водородные связи показаны пунктиром):

Формирование водородных связей объясняет высокую плотность воды, температуру ее кипения и плавления.

Количество водородных связей зависит от температуры – чем выше температура, тем меньшее кол-во связей образуется: в парах воды присутствуют только отдельные ее молекулы; в жидком состоянии – образуются ассоциаты (H2O)n, в кристаллическом состоянии каждая молекула воды связана с соседними молекулами четырьмя водородными связями.

Химические свойства воды

Вода “охотно” вступает в реакции с другими веществами:

с щелочными и щелочноземельными металлами вода реагирует при н.у.:
2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑
с менее активными металлами и неметаллами вода реагирует только при высокой температуре:
3Fe+4H2O=FeO → Fe2O3+4H2↑
C+2H2O → CO2+2H2↑
с основными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием оснований:
CaO+H2O = Ca(OH)2
с кислотными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием кислот:
CO2+H2O = H2CO3
вода является главным участником реакций гидролиза (подробнее см. Гидролиз солей);
вода участвует в реакциях гидратации, присоединяясь к органическим веществам с двойными и тройными связями.

Растворимость веществ в воде

хорошо растворимые вещества – в 100 г воды растворяется более 1 г вещества при н.у.;
малорастворимые вещества – в 100 г воды растворяется 0,01-1 г вещества;
практически нерастворимые вещества – в 100 г водры растворяется менее 0,01 г вещества.

Совершенно нерастворимых веществ в природе не существует.

При растворении многих веществ в воде вокруг их молекул образуется оболочка из молекул воды – такой “слоеный пирог” называется гидратом. После кристаллизации в составе таких комплексов сохраняются некоторая часть молекул воды, образуя кристаллогидрат:

CuSO4+5H2O = CuSO4·5H2O

См. далее:

Жесткость воды
Пероксид водорода (H2O2)

Источник

Вода не просто так стала колыбелью всего живого. Дело в том, что она обладает просто чудесными химическими свойствами. Даже те вещества, которые не обладают особенной химической активностью, могут вступать в реакции с водой. Другие вещества становятся более активными, когда находятся в воде.

В воде обычно растворены тысячи и тысячи веществ. Это могут быть твердые частицы, жидкости или даже газ. Вот почему вода может очень сильно различаться по своему составу.

Воду принято классифицировать по количеству веществ, которые в ней растворены. Если минералов менее 1 грамма на литр, такую воду называют «пресной». Когда минералов от 1 до 50 граммов на литр, то вода называется «минерализованной». Если же в воде более 50 грамм примесей на литр, то это «соленая» вода.

Как очищают воду

Для очистки воды можно использовать множество методов. Например, чтобы избавить воду от твердых частиц, нужно ее отфильтровать. В качестве фильтра обычно используют пористые вещества: уголь, песок, глину и т. д. Этот процесс также позволяет избавиться от значительно числа микроорганизмов, которых также полно в воде.

Наиболее популярным методом очистки все еще остается хлорирование. Обычно для очистки тонны воды требуется примерно 0,5-0,7 грамм хлора. Очевидно, что фильтрация позволяет избавиться только от нерастворимых веществ. А хлорирование – от вредных бактерий. Чтобы удалить растворенные вещества, можно использовать также дистилляцию или ионный обмен.

Некоторые свойства воды

Вода – это достаточно сложное вещество. Не стоит забывать, что молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Однако водород имеет несколько изотопов, тритий и дейтерий. Поэтому и вода обычно включает в себя немного «тяжелой» и «сверхтяжелой» воды – в зависимости от того, какой изотоп водорода используется для создания молекулы.

Вода в жидком состоянии – это идеальное «текучее тело». При этом вода сохраняет часть свойств льда, который является кристаллом.

Как мы сказали выше, в воде могут растворяться газы. В океанской, морской, речной и озерной воде много газов из атмосферы. В глубинных источниках вода наполняется подземными газами. Разные газы могут растворяться в воде только при определенных условиях. Все зависит от окружающей температуры, давления, уровня минерализации и т. д.

Твердые вещества растворяются в воде под воздействием электростатики. Ионы одного знака в твердых телах притягиваются к ионам другого знака в воде. Вот почему в науке вода называется «электролитом». Она может «впитывать» другие твердые вещества. Важно, что многие вещества в воде принимают коллоидную форму. Поэтому хотя вода не является питательным веществом, она необходима для питания всего живого на нашей планете.

Химия воды

Как мы сказали выше, вода впитывает под землей подземные газы. Такую воду делят на три группы: хлоридную, сульфатную и гидрокарбонатную. Иначе это называется «классификацией по ионному составу».

Также воду можно классифицировать по катионам. Тут выделяют три вида воды, в зависимости от того, преобладает ли в ней кальций, магний или натрий.

Напомним, что одним из важнейших показателей воды является ее pH. Эта величина показывает концентрацию ионов водорода. Например, в морской воде рН примерно равен 8.

Помните! Чтобы сохранять здоровье, человек должен выпивать примерно 2 литра воды в день. Заказать чистую питьевую воду из подземного источника можно в компании «Воды Здоровья». Звоните и заказывайте!

Уважаемые читатели!
Спасибо, что читаете наш блог! Получайте самые интересные публикации раз в месяц оформив подписку. Новым читателям предлагаем попробовать нашу воду бесплатно, при первом заказе выберите 12 бутылок (2 упаковки) минеральной воды BioVita или питьевой воды Stelmas. Операторы свяжутся с Вами и уточнят детали. Тел. 8 (800) 100-15-15

* Акция для Москвы, МО, Санкт-петербурга, ЛО

Получи самые интересные публикации

Вы можете отписаться в любой момент

Спасибо за подписку на нашу рассылку

Источник

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

ЗАПОМНИТЕ!!!

Щелочные металлы – это I группа, А – главная подгруппа – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Щелочно-земельные металлы – это II группа, А – главная подгруппа (Be, Mg не относятся) – Ca, Sr, Ba, Ra

n I

Основания – это сложные вещества с общей формулой Ме(ОН)n

ОН – гидроксильная группа, с валентностью (I)

Щёлочи – это растворимые в воде основания (см. ТАБЛИЦУ РАСТВОРИМОСТИ)

I n

Кислоты – это сложные вещества с общей формулой Нn (КО)

(КО) – кислотный остаток

V-VII

Кислотный оксид – неМех Оу и Мех Оу

I, II

Основные оксиды – Мех Оу

I. Взаимодействие воды с металлами.

В зависимости от активности металла, реакция протекает при различных условиях и образуются разные продукты.

1). Взаимодействие с самыми активными металлами, стоящими в периодической системе в I А и I I А группах (щелочные и щелочно-земельные металлы) и алюминий. В ряду активности эти металлы расположены до алюминия (включительно)

Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется щелочь и водород.

I I

2Li + 2 H2O = 2 Li OH + H2 (протекает реакция замещения)

HOH гидроксид

лития

I I I

Ba + 2 H2O = Ba (OH)2 + H2

2 Al + 6 H2O = 2 Al (OH)3 + 3 H2

гидроксид

алюминия

ОН – гидроксогруппа, она всегда одновалентна

ВЫВОД – активные металлы – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ca, Sr, Ba, Ra + Al – реагируют так

Me + H2O = Me(OH)n + H2 (р. замещения)

основание

2) Взаимодействие с менее активными металлами, которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.

Реакция протекает только с парообразной водой, т.е. при нагревании.

При этом образуются: оксид этого металла и водород.

I I I I

Fe + H2O = FeO + H2 (протекает реакция замещения)

оксид

железа

Ni + H2O = NiO + H2

(Валентность металла можно легко определить по ряду активности металлов, над их символом стоит значение, например +2, это означает, что валентность этого металла равна 2).

ВЫВОД – металлы средней активности, стоящие в ряду активности до (Н2) – Be, Mg, Fe, Pb, Cr, Ni, Mn, Zn – реагируют так

Me + Н2О = Мех Оу + Н2 (р. замещения)

Оксид

металла

3) Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.

Cu + H2O = нет реакции

I I. Взаимодействие с оксидами (основными и кислотными)

С водой взаимодействуют только такие оксиды, которые при взаимодействии с водой дают растворимый в воде продукт (кислоту или щелочь).

1). Взаимодействие с основными оксидами.

С водой взаимодействуют только основные оксиды активных металлов, которые расположены в в I А и I I А группах, кроме Ве и Mg (оксид алюминия не реагирует, т.к. он амфотерный). Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется только щелочь.

I I I

Na2O + H2O = 2 NaOH BaO + H2O = Ba (OH)2 (протекает реакция соединения)

H2O + ОСНОВНЫЙ ОКСИД = Ме(ОН)m (р. соединения)

Щёлочь

Al2O3 + H2O = нет реакции

BeO + H2O = нет реакции

MgO + H2O = нет реакции

2) Взаимодействие кислотных оксидов с водой.

Кислотные оксиды реагируют с водой все. Исключение составляет только SiO2.

При этом образуются кислоты. Во всех кислотах на первом месте расположен водород, поэтому уравнение реакции записывают так:

SO3 + H2O = H2SO4 P2O5 + H2O = 2 HPO3

SO3 холодная

+ H2 O P2O5

H2SO4 + H2 O

H2P2O6

P2O5 + 3 H2O = 2 H3 PO4

Горячая

P2O5

+ H6 O3

H6 P2O8

Обратите внимание, что в зависимости от температуры воды при взаимодействии с Р2 О5 образуются разные продукты.

H2O + КИСЛОТНЫЙ ОКСИД = Hn A (р. соединения)

Кислота

Внимание! SiO2 + H2O = нет реакции

IV Взаимодействие воды c неметаллами

Примеры: Cl2 + H2O = HCl + HClO

C + H2O = CO + H2

уголь угарный газ

Si + 2H2O = SiO2 + 2H2 .

Источник

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства воды определяются химическим, электронным и пространственным строением молекул Н2O.

Атомы Н и О в молекуле Н20 находятся в своих устойчивых степенях окисления, соответственно +1 и -2; поэтому вода не проявляет ярко выраженных окислительных или восстановительных свойств. Обратите внимание: в гидридах металлов водород находится в степени окисления -1.

Какие химические свойства проявляет вода

Молекула Н2O имеет угловое строение. Связи Н-O очень полярны. На атоме О существует избыточный отрицательный заряд, на атомах Н – избыточные положительные заряды. 8 целом молекула Н2O является полярной, т.е. диполем. Этим объясняется тот факт, что вода является хорошим растворителем для ионных и полярных веществ.

Наличие избыточных зарядов на атомах Н и О, а также неподеленных электронных пар у атомов О обусловливает образование между молекулами воды водородных связей, вследствие чего они объединяются в ассоциаты. Существованием этих ассоциатов объясняются аномально высокие значения т. пл. и т. кип. воды.

Наряду с образованием водородных связей, результатом взаимного влияния молекул Н2O друг на друга является их самоионизация:
в одной молекуле происходит гетеролитический разрыв полярной связи О-Н, и освободившийся протон присоединяется к атому кислорода другой молекулы. Образующийся ион гидроксония Н3О+ по существу является гидратированным ионом водорода Н+ • Н2O, поэтому упрощенно уравнение самоионизации воды записывается так:

Н2O ↔ H+ + OH-

Константа диссоциации воды чрезвычайно мала:

Это свидетельствует о том, что вода очень незначительно диссоциирует на ионы, и поэтому концентрация недиссоциированных молекул Н2O практически постоянна:

Какие химические свойства проявляет вода

В чистой воде [Н+] = [ОН-] = 10-7 моль/л. Это означает, что вода представляет собой очень слабый амфотерный электролит, не проявляющий в заметной степени ни кислотных, ни основных свойств.
Однако вода оказывает сильное ионизирующее действие на растворенные в ней электролиты. Под действием диполей воды полярные ковалентные связи в молекулах растворенных веществ превращаются в ионные, ионы гидратируются, связи между ними ослабляются, в результате чего происходит электролитическая диссоциация. Например:
HCl + Н2O – Н3O+ + Сl-

(сильный электролит)

(или без учета гидратации: HCl → Н+ + Сl-)

CH3COOH + H2O ↔ CH3COO- + H+ (слабый электролит)

(или CH3COOH ↔ CH3COO- + H+)

Согласно теории кислот и оснований Брёнстеда-Лоури, в этих процессах вода проявляет свойства основания (акцептор протонов). По той же теории в роли кислоты (донора протонов) вода выступает в реакциях, например, с аммиаком и аминами:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-

CH3NH2 + H2O ↔ CH3NH3+ + OH-

Окислительно-восстановительные реакции с участием воды

Эти реакции возможны только с сильными восстановителями, которые способны восстановить ионы водорода, входящие в состав молекул воды, до свободного водорода.

1) Взаимодействие с металлами

а) При обычных условиях Н2О взаимодействует только со щел. и щел.-зем. металлами:

2Na + 2Н+2О = 2NaOH + H02↑

Ca + 2Н+2О = Ca(OH)2 + H02↑

б) При высокой температуре Н2О вступает в реакции и с некоторыми другими металлами, например:

Mg + 2Н+2О = Mg(OH)2 + H02↑

3Fe + 4Н+2О = Fe2O4 + 4H02↑

в) Al и Zn вытесняют Н2 из воды в присутствии щелочей:

2Al + 6Н+2О + 2NaOH = 2Na[Al(OH)4] + 3H02↑

2) Взаимодействие с неметаллами, имеющими низкую ЭО (реакции происходят в жестких условиях)

C + Н+2О = CO + H02↑ («водяной газ»)

2P + 6Н+2О = 2HPO3 + 5H02↑

В присутствии щелочей кремний вытесняет водород из воды:

Si + Н+2О + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H02↑

3) Взаимодействие с гидридами металлов

NaH + Н+2 O = NaOH + H02↑

CaH2 + 2Н+2О = Ca(OH)2 + 2H02↑

4) Взаимодействие с угарным газом и метаном

CO + Н+2O = CO2 + H02

2CH4 + O2 + 2Н+2 O = 2CO2 + 6H02

Реакции используются в промышленности для получения водорода.

ти реакции возможны только с очень сильными окислителями, которые способны окислить кислород СО С. О. -2, входящий в состав воды, до свободного кислорода O2 или до пероксид-анионов [O2]2-. В исключительном случае (в реакции с F2) образуется кислород со c o. +2.

1) Взаимодействие с фтором

2F2 + 2Н2O-2 = O02 + 4HF

или:

2F2 + Н2O-2 = O+2F2 + 2HF

2) Взаимодействие с атомарным кислородом

Н2O-2 + O• = Н2O-2

3) Взаимодействие с хлором

При высокой Т происходит обратимая реакция

2Cl2 + 2Н2O-2 = O02 + 4HCl

Под действием электрического тока или высокой температуры может происходить разложение воды на водород и кислород:

2Н+2O-2 = 2H02↑ + O02↑

Термическое разложение – процесс обратимый; степень термического разложения воды невелика.

I. Гидратация ионов. Ионы, образующиеся при диссоциации электролитов в водных растворах, присоединяют определенное число молекул воды и существуют в виде гидратированных ионов. Некоторые ионы образуют столь прочные связи с молекулами воды, что их гидраты могут существовать не только в растворе, но и в твердом состоянии. Этим объясняется образование кристаллогидратов типа CuSO4 • 5H2O, FeSO4• 7Н2O и др., а также аквакомплексов: [Cr(H2O)6]CI3, [Pt(H2O)4]Br4 и др.

Какие химические свойства проявляет вода

I. Гидролиз солей

Обратимый гидролиз:

а) по катиону соли

Fe3+ + Н2O = FeOH2+ + Н+; (кислая среда. рН

б) по аниону соли

СО32- + Н2O = НСО3- + ОН-; (щелочная среда. рН > 7)

в) по катиону и по аниону соли

NH4+ + СН3СОО- + Н2O = NH4OH + СН3СООН
(среда, близкая к нейтральной)

Необратимый гидролиз:

Al2S3 + 6Н2O = 2Аl(ОН)3↓ + 3H2S↑

II. Гидролиз карбидов металлов

Al4C3 + 12Н2O = 4Аl(ОН)3↓ + 3CH4↑
нетан

СаС2 + 2Н2O = Са(ОН)2 + С2Н2↑
ацетилен

III. Гидролиз силицидов, нитридов, фосфидов

Mg2Si + 4Н2O = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
силан

Ca3N2 + 6Н2O = ЗСа(ОН)2 + 2NH3↑ аммиак

Cu3P2 + 6Н2O = ЗСu(ОН)2 + 2РН3↑
фосфин

IV. Гидролиз галогенов

Cl2 + Н2O = HCl + HClO

Вr2 + Н2O = НВr + НВrО

V. Гидролиз органических соединений

Классы органических веществ	Продукты гидролиза (органические)
Галогеналканы (алкилгалогениды)	Спирты
Арилгалогениды	Фенолы
Дигалогеналканы	Альдегиды или кетоны
Алкоголяты металлов	Спирты
Галогенангидриды карбоновых кислот	Карбоновые кислоты
Ангидриды карбоновых кислот	Карбоновые кислоты
Сложные зфиры карбоновых кислот	Карбоновые кислоты и спирты
Жиры	Глицерин и высшие карбоновые кислоты
Ди- и полисахариды	Моносахариды
Пептиды и белки	α-Аминокислоты
Нуклеиновые кислоты	Азотсодержащие гетероциклы, пентозы (рибоза или дезоксирибоза)

Источник