Чиста вода не має смаку і запаху, за нормальної температури (20 оС) знаходиться в рідкому вигляді.
"Вода" - це тривіальна назва, хімічну сполуку називають оксидом водню. З назви можна зрозуміти, що в її складі містяться іони водню і кисню, які пов'язані між собою так званим ковалентним зв'язком.
Формула води
Атом водню має валентність (здатність утворювати зв'язки) 1, а атом кисню - 2. Завдяки цьому формула води саме H2O.
Також кожна молекула води здатна утворювати до чотирьох водневих зв'язків (2 з них водень, 2 кисень). Всі аномалії фізичних властивостей води пов'язані саме з ними — у води досить висока температура кипіння (100°C). Якби не існувало водневих зв'язків, то вода кипіла б при температурі -80°C, а замерзала б при -100°C. Така будова дозволяє нам бачити воду в трьох агрегатних станах (лід, рідина, газ) в навколишньому природному середовищі. Тут коротко описані фізичні властивості води, а ось детальніше про те, як кипить і замерзає вода, як та чим відрізняється важка вода, ми писали раніше.
Хімічні властивості води
Тут ми детальніше поговоримо про те, які хімічні властивості може проявляти вода, і як вони пов'язані з показниками води на Землі.
Якщо розглядати воду, як компонент реакцій, то основні хімічні властивості H2O, які потрібно знати, щоб розуміти процеси в навколишньому середовищі, можна описати невеликим списком.
Взаємодія води з простими речовинами
З лужними та лужноземельними металами взаємодія відбувається досить бурхливо з виділенням тепла, а іноді навіть світла, наприклад, натрій, калій, кальцій здатні рухатися і навіть "стрибати" по воді.
2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH.
Менш активні метали реагують або при нагріванні, або не реагують зовсім, наприклад залізо:
3Fe + 4H2O = 4H2+ Fe3O4 (лише при нагріванні)
Ці реакції в природному середовищі не відбуваються, а ось реакція корозії, коли до води приєднується повітря, дуже навіть поширена:
4Fe + 3O2 + 6H2O ➝ 4Fe(OH)3.
Це рівняння описує формування іржі на залізних поверхнях. Подібні процеси можуть відбуватися також з міддю, цинком і їх сплавами.
Реакції з неметалами відбуваються виключно при нагріванні або інших типах впливу. Вони також не принципові для вивчення властивостей води.
Ржавчина
Реакції з оксидами неметалів
Кислотний дощ
Дуже часто вода в природі зустрічається з вуглекислим газом, а також оксидами сірки та азоту, які є компонентами вихлопних газів, за таким механізмом:
SO2 + H2O = H2SO4.
В результаті саме цих процесів утворюються кислотні дощі.
Фотосинтез
Ця унікальна реакція дозволяє рослинам під впливом сонячного випромінювання з вуглекислого газу і води синтезувати поживні речовини: крохмаль і глюкозу.
6nCO2 + 5nH2O = (C6H10O5)n + 6nO2
Це, мабуть, все реакції, які можуть бути цікаві щодо води, як окремого елемента.
Фотосинтез
Вода – ідеальний розчинник
Вода є ідеальним розчинником, тому багато процесів відбувається невидимо для нашого ока. Ось вони — якраз, і найцікавіші. У природі не існує води, яка не містить домішок. У воді завжди розчинені неорганічні солі, гази, а при антропогенному впливі ще й величезний асортимент органічних речовин.
Гірське джерело
Наприклад, природна твердість води обумовлена тим, що під час її руху через породи, вона насичується мінералами. Залежно від складу порід, їх розчинності, температури навколишнього середовища певні їх концентрації здатні розчинятися у воді. Переважно такі породи представлені карбонатами, сульфатами, нітратами кальцію, магнію, натрію, калію та ін. катіонів. Мабуть, основними мінералами, які становлять базис жорсткості, є гіпс (CaSO4), доломіт (CaCO3 • MgCO3), вапняки (CaCO3).
Що стосується розчиненого заліза і марганцю, то вони характерні переважно для природних свердловинних вод, оскільки розчинні солі заліза зазвичай "мешкають" в просторі з недостачею повітря. Джерелами їх є переважно магнітний, бурий, червоний залізняки, магнезит та ін.
Сірководень також зберігається глибше ґрунтових вод, як продукт хімічних процесів серед органічних речовин. На повітрі теж схильний окиснюватися до елементарної сірки й випадати в осад (зазвичай невидимий людському оку).
У природних поверхневих водах завжди міститься розчинений кисень і азотовмісні компоненти, які виходять як наслідок життєдіяльності мікроорганізмів — це амоній, нітрити, нітрати, які з легкістю перетворюються один в одного. Також у водоймах завжди є білки й амінокислоти.
Що ж стосується антропогенного навантаження, то саме завдяки йому в воду вносяться найтоксичніші забруднювачі:
солі важких металів;
промислові органічні продукти;
нітрати й фосфати застосовуються як добрива.
Антропогенний вплив на воду
У воді постійно відбуваються якісь реакції. Це й обмінні процеси, які викликають, наприклад, осадження накипу, що складається з карбонату кальцію. І окислювально-відновні, через які у свердловинній воді з'являється рудувата залізна муть або осад на стінках. Вода — це складна хімічна система, і кожен елемент завжди має своє джерело.
K[Ag(CN)2]→ K++[Ag(CN)2]–.Комплексные ионы в свою очередь подвергаются вторичной диссоциации:[Ag(NH3)2]+ ' Ag++2NH3;[Ag(CN)2]– (Ag++2CN–.Применяя закон действующих масс к обратимым процессам, получим выражения для констант нестойкости комплексных ионов:Kнест = [Ag+][NH3]2 / [[Ag(NH3)2]+] = 6,8(10–8при 298 К;Kнест = [Ag+][CN–)2 /[[Ag(CN)2]–]=1,0(10–21при 298 К.Константа нестойкости комплексного иона характеризует прочность внутренней сферы комплексного соединения. Из приведенных примеров видно, что более прочен второй комплексный ион.Пример 1. Установить, в каком случае произойдет взаимодействие между растворами электролитов:1)K2[HgI4]+KBr;2)K2[HgI4]+KCN.Решение. Запишем предполагаемое уравнение реакции (1):K2[HgI4]+4 KBr' K2[HgBr4]+4 KI.Cравним значения Кнест комплексных ионов:Кнест[HgI4]2– = 1.510–30;Кнест[HgBr4]2– = 110–21.Cледовательно, реакция (1) невозможна в прямом направлении, она возможна только в обратном направлении, посколькуКнест[HgI4]2– <Кнест[HgBr4]2–.Пример 2. Вычислить концентрацию ионовAg+ в 0,1 М растворе[Ag(NH3)2]NO3, содержащем в избытке 1 моль/лNH3.Решение. Соединение[Ag(NH3)2]NO3 диссоциирует полностью (α = 1) по следующей схеме:[Ag(NH3)2]NO3 → [Ag(NH3)2]++NO3–.Следовательно, [[Ag(NH)3]+] = [NO3–] = 0,1 моль/л.Запишем уравнение диссоциации образовавшегося комплексного иона[Ag(NH3)2]+ ' Ag++2NH3.и выражение для константы нестойкостиКнест = [Ag+] [NH3]2/ [[Ag(NH)3]+] =9,3 10–8 при 298 К.При добавлении к равновесной системе 1 моль NH3 равновесие сместится влево, т.е. в сторону недиссоциированных ионов[Ag(NH3)2]+. Концентрация ионовAg+ уменьшится, значение жеКнест не изменится. Обозначив новую концентрацию ионовAg+ черезх, получим9,3 10-8 = x(2x0,1−+х1)2 .Так как значение х слишком мало по сравнению с0,1 и1, то можно упростить:9,3 10-8 = 0,1x , откудах =9,310-8 10-1 =9,310-9 моль/л.ответ. [Ag+] = 9.310–9 моль/л.
Відповідь:
Чиста вода не має смаку і запаху, за нормальної температури (20 оС) знаходиться в рідкому вигляді.
"Вода" - це тривіальна назва, хімічну сполуку називають оксидом водню. З назви можна зрозуміти, що в її складі містяться іони водню і кисню, які пов'язані між собою так званим ковалентним зв'язком.
Формула води
Атом водню має валентність (здатність утворювати зв'язки) 1, а атом кисню - 2. Завдяки цьому формула води саме H2O.
Також кожна молекула води здатна утворювати до чотирьох водневих зв'язків (2 з них водень, 2 кисень). Всі аномалії фізичних властивостей води пов'язані саме з ними — у води досить висока температура кипіння (100°C). Якби не існувало водневих зв'язків, то вода кипіла б при температурі -80°C, а замерзала б при -100°C. Така будова дозволяє нам бачити воду в трьох агрегатних станах (лід, рідина, газ) в навколишньому природному середовищі. Тут коротко описані фізичні властивості води, а ось детальніше про те, як кипить і замерзає вода, як та чим відрізняється важка вода, ми писали раніше.
Хімічні властивості води
Тут ми детальніше поговоримо про те, які хімічні властивості може проявляти вода, і як вони пов'язані з показниками води на Землі.
Якщо розглядати воду, як компонент реакцій, то основні хімічні властивості H2O, які потрібно знати, щоб розуміти процеси в навколишньому середовищі, можна описати невеликим списком.
Взаємодія води з простими речовинами
З лужними та лужноземельними металами взаємодія відбувається досить бурхливо з виділенням тепла, а іноді навіть світла, наприклад, натрій, калій, кальцій здатні рухатися і навіть "стрибати" по воді.
2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH.
Менш активні метали реагують або при нагріванні, або не реагують зовсім, наприклад залізо:
3Fe + 4H2O = 4H2+ Fe3O4 (лише при нагріванні)
Ці реакції в природному середовищі не відбуваються, а ось реакція корозії, коли до води приєднується повітря, дуже навіть поширена:
4Fe + 3O2 + 6H2O ➝ 4Fe(OH)3.
Це рівняння описує формування іржі на залізних поверхнях. Подібні процеси можуть відбуватися також з міддю, цинком і їх сплавами.
Реакції з неметалами відбуваються виключно при нагріванні або інших типах впливу. Вони також не принципові для вивчення властивостей води.
Ржавчина
Реакції з оксидами неметалів
Кислотний дощ
Дуже часто вода в природі зустрічається з вуглекислим газом, а також оксидами сірки та азоту, які є компонентами вихлопних газів, за таким механізмом:
SO2 + H2O = H2SO4.
В результаті саме цих процесів утворюються кислотні дощі.
Фотосинтез
Ця унікальна реакція дозволяє рослинам під впливом сонячного випромінювання з вуглекислого газу і води синтезувати поживні речовини: крохмаль і глюкозу.
6nCO2 + 5nH2O = (C6H10O5)n + 6nO2
Це, мабуть, все реакції, які можуть бути цікаві щодо води, як окремого елемента.
Фотосинтез
Вода – ідеальний розчинник
Вода є ідеальним розчинником, тому багато процесів відбувається невидимо для нашого ока. Ось вони — якраз, і найцікавіші. У природі не існує води, яка не містить домішок. У воді завжди розчинені неорганічні солі, гази, а при антропогенному впливі ще й величезний асортимент органічних речовин.
Гірське джерело
Наприклад, природна твердість води обумовлена тим, що під час її руху через породи, вона насичується мінералами. Залежно від складу порід, їх розчинності, температури навколишнього середовища певні їх концентрації здатні розчинятися у воді. Переважно такі породи представлені карбонатами, сульфатами, нітратами кальцію, магнію, натрію, калію та ін. катіонів. Мабуть, основними мінералами, які становлять базис жорсткості, є гіпс (CaSO4), доломіт (CaCO3 • MgCO3), вапняки (CaCO3).
Що стосується розчиненого заліза і марганцю, то вони характерні переважно для природних свердловинних вод, оскільки розчинні солі заліза зазвичай "мешкають" в просторі з недостачею повітря. Джерелами їх є переважно магнітний, бурий, червоний залізняки, магнезит та ін.
Сірководень також зберігається глибше ґрунтових вод, як продукт хімічних процесів серед органічних речовин. На повітрі теж схильний окиснюватися до елементарної сірки й випадати в осад (зазвичай невидимий людському оку).
У природних поверхневих водах завжди міститься розчинений кисень і азотовмісні компоненти, які виходять як наслідок життєдіяльності мікроорганізмів — це амоній, нітрити, нітрати, які з легкістю перетворюються один в одного. Також у водоймах завжди є білки й амінокислоти.
Що ж стосується антропогенного навантаження, то саме завдяки йому в воду вносяться найтоксичніші забруднювачі:
солі важких металів;
промислові органічні продукти;
нітрати й фосфати застосовуються як добрива.
Антропогенний вплив на воду
У воді постійно відбуваються якісь реакції. Це й обмінні процеси, які викликають, наприклад, осадження накипу, що складається з карбонату кальцію. І окислювально-відновні, через які у свердловинній воді з'являється рудувата залізна муть або осад на стінках. Вода — це складна хімічна система, і кожен елемент завжди має своє джерело.
Пояснення: