Вода. Химические и физические свойства

Молекула воды имеет уголковую форму — в ви­де равнобедренного треугольника. Угол между атомами углерода равен 104о45′:

Вода. Химические и физические свойства - student2.ru

Общие электронные пары смещены к более электроотри­цательному атому кислорода, поэтому на кислороде скапливается отрицательный заряд, а атомы водорода приобретают положительные заряды. Следовательно, молекула воды – это диполь, на одном полюсе которого положительный заряд, а на другом отрицательный:

Вода. Химические и физические свойства - student2.ru

Между молекулами воды образуются водородные связи, наличием которых объясняется неограниченная растворимость некоторых веществ в воде (кислоты, этиловый спирт и т.д.):

Вода. Химические и физические свойства - student2.ru

Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вку­са. В тонком слое она бесцветна, а в слое толщиной 2 м и бо­лее имеет голубоватый оттенок.

Природная вода всегда содержит примеси, главным обра­зом соли кальция и магния, которые обусловливают жест­кость воды. Временную, или карбонатную жесткость воды опреде­ляют содержащиеся в ней растворимые гидрокарбонаты Са2+ и Mg2+. Такую жесткость устраняют:

1. Кипячением

Са(НСО3)2 → СаСО3 + СО2 + Н2О;

2. Добавлением известкового молока

Са(НСO3)2 + Са(ОН)2 → 2СаСO3 + 2Н2O.

Постоянную, или некарбонатную жесткость воды, ко­торую определяют содержащиеся в ней хлориды, сульфаты, нитраты и другие растворимые соединения кальция и маг­ния, устраняют добавлением соды:

Са2+ + Na2СО3 → СаСO3 + 2Na+

Для научных исследований, в медицине, для заливки в систему охлаждения автомобилей и других целей использу­ют дистиллированную воду (полученную в результате пере­гонки). Особо чистую воду получают многократной перегон­кой в кварцевой аппаратуре, а абсолютно чистую — синтезом из водорода и кислорода.

Для воды характерны как окислительно-восстановитель­ные свойства, так и реакции, протекающие без изменения степеней окисления водорода и кислорода.

1. Окислительные свойства воды проявляются в реакциях с металлами. Щелочные и щелочноземельные металлы взаи­модействуют с водой при обычных условиях с образованием щелочи и водорода:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

Магний реагиру­ет с водой или в виде мелкого порошка, или при нагревании:

Mg + 2Н2О → Mg(OH)2 + Н2.

Алюминий вступает в реакцию с водой лишь при усло­вии, что его поверхность будет освобождена от плотной ок­сидной пленки:

2А1 + 6Н2О → 2А1(ОН)3 + 3Н2.

Остальные металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода, взаимодействуют с водой лишь при значительном нагревании с образованием оксида металла и водорода:

Zn + Н2О → ZnO + Н2;

3Fe + 4Н2О → Fe3О4 + 4Н2.

2. Восстановительные свойства воды проявляются в реак­циях с галогенами:

2О + 2F2 → 4HF + О2

3. Некоторые вещества (чаще всего соли) вступают с водой в реакции гидролиза. Обратимый гидролиз солей был рассмотрен в лекции 14. Гидролиз может быть и необратимым, когда в результате образуется газ или малодиссоциирующее вещество:

СаН2 + 2Н2О → Са(ОН)2 + 2Н2

Mg2Si + 4Н2О → 2Mg(OH)2 + SiH4

A12S3 + 6Н2О → 2А1(ОН)3↓ + 3H2S↑

4. В органической и неорганической химии широко распро­странены реакции гидратации, т. е. реакции присоединения воды. Так при взаимодействии этилена с водой образуется этиловый спирт:

СН2=СН2 + Н2О → С2Н5ОН,

а при взаимодействии кислотных и основных оксидов образуются соответственно кислоты и основания:

Р2О5 + 3Н2О → 2Н3РО4.

СаО + Н2О → Са(ОН)2;

Наши рекомендации