Вода
.
Вода H2O - самое распространённое в природе химическое соединение.
Запасы воды на Земле:
в морях и океанах - 1,4 млрд. км3
в ледниках - 30 млн. км3
в реках и озёрах - 2 млн. км3
в атмосфере - 14 тыс. км3
в живых организмах - 65%
Молекула полярна; угол
-104,5°; связь O-H ковалентная полярная.Вода является дипольным растворителем (растворяет многие газы, жидкие и твёрдые вещества).
Между молекулами воды - водородные связи:
Аномалии воды.
Лёд плавает на поверхности водоёма, r(льда) = 0,92 г/см3, max r(воды) при +4°С = 1г/см3
При замерзании воды происходит расширение объёма.
Самая большая теплоёмкость (в 3100 раз больше, чем у воздуха; в 4 раза больше, чем у горных пород).
Кислотно-основные свойства.
1) Слабый электролит:
H2O = H+ + OH-
2) Вода - амфотерное вещество. Она реагирует как с основными оксидами (оксидами щелочных и щелочноземельных металлов), так и с кислотными оксидами (кроме SiO2).
Li2O + H2O = 2LiOH
MgO + H2O = Mg(OH)2
SO3 + H2O = H2SO4
3) Гидролиз некоторых солей приводит к их полному разложению:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
Al2(CO3)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2O + 3CO2
4) Вода разлагает гидриды, фосфиды, карбиды, нитриды и некоторые другие бинарные соединения активных металлов с неметаллами:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2
Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2PH3
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3
5) Молекулы воды с некоторыми солями дают кристаллогидраты:
CuSO4(белый) + 5H2O = CuSO4 5H2O(синий)
Окислительно-восстановительные свойства.
6) С активными металлами (стоящими в ряду напряжений металлов до Mg включительно) образуется щёлочь и водород, а с металлами средней активности (стоящими в ряду напряжений металлов от Mg до Pb) - оксид и водород:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
3Fe + 4H2O =t°= Fe3O4 + 4H2
7) С галогенами (продукты различны):
4F2 + 3H2O = OF2+ 6HF + O2
Cl2 + H2O = HClO + HCl
Вода, в состав которой входит изотоп водорода дейтерий, называется тяжёлой водой D2O.
Физические свойства D2O H2O
Молекулярная масса 20 18
Плотность при 20°C (г/см3) 1,1050 0,9982
t° кристаллизации (°C) 3,8 0
t° кипения (°C) 101,4 100
Химические реакции с тяжёлой водой протекают медленнее, чем с обычной водой. Поэтому D2O
Очищение воды.
Природные воды всегда содержат примеси. Одни из них находятся во взвешенном состоянии, другие - в растворённом. От большей части взвешенных частиц вода может быть освобождена отстаиванием или, быстрее, фильтрованием сквозь толстые слои песка и т. п. В лаборатории для этой цели применяется фильтровальная (непроклеенная) бумага. От растворённых веществ воду обычно очищают перегонкой. Такая перегнанная вода называется дистиллированной.
Обычно применяемая в городском хозяйстве схема очистки речной воды состоит из нескольких стадий: первой операцией является добавка к воде небольшого количества сернокислого алюминия, который выделяет объёмный осадок гидроксида алюминия, захватывающий различные взвешенные в воде частицы и тем способствующий их последующему осаждению в отстойнике. Отстоявшаяся вода фильтруется сквозь толстый слой песка, затем обеззараживается хлорированием и лишь после этого поступает в водопроводную сеть (для Москвы 10 млн. м3 ежедневно).
Большие преимущества перед хлорированием во многих случаях имеет стерилизация воды путём её озонирования. Технически этот процесс вполне освоен, но обходится он в несколько раз дороже, что и затрудняет его широкое внедрение.
Перегнанная вода свободна только от нелетучих примесей. От летучих её стараются освободить, добавляя перед перегонкой вещества, реагирующие с этими примесями и дающие с ними нелетучие продукты реакции. Всё же и тогда первые порции перегоняемой воды содержат растворённые газы воздуха. В тех случаях, когда их присутствие вредит, эти порции не собирают.
Как при самой перегонке в стеклянных сосудах, так и при хранении в них дистиллированная вода загрязняется переходящими в неё из стекла щелочами. Громадному большинству её применений эти растворённые щелочи не вредят, так как их ничтожно мало. Если требуется ещё более высокая чистота, то дистиллированную воду получают и сохраняют в сосудах из кварца, олова и серебра.