40. Вода и её характеристики. Водородная связь. Структура жидкой воды.

Значение воды в природе берём из головы:) Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость (странно, правда?). Плотность воды при переходе её из твёрдого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всехдругих веществ, а возрастает. Пр нагревании воды от 0 до 4 градусов плотность её также увеличивается, а после 4х градусов уменьшается. Вода обладает аномально высокой теплоёмкостью. Молекула воды имеет угловое строение, входящие в её состав ядра образуют равнобедренный треугольник, в основание которого находятся два протона, а в вершине ядро атома кислорода. Молекулярная масса парообразной воды равна 18 и отвечает её простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путём изучения её растворов в других растворителях, оказывается более высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация молекул, т.е. соединение их в более сложные агрегаты. Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления и кипения воды. Ассоциация молекул воды вызвана образование между ними водородных связей. В молекуле воды атом кислорода имеет четыре электронных пары. Две из них участвуют в образовании ковалентных связей, т.е. являются связывающими. Две другие электронные пары являются не связывающими. В молекуле имеются четыре полюс зарядов: два — положительные и два — отрицательные. Положительные заряды сосредоточены у атомов водорода, так как кислород электроотрицательнее водорода. Два отрицательных полюса приходятся на две не связывающие электронные пары кислорода. Подобное представление о строении молекулы позволяет объяснить многие свойства воды, в частности структуру льда. В кристаллической решётке льда каждая из молекул окружена четырьмя другими. Положительно заряженный атом водорода одной молекулы воды притягивается к отрицательно заряженному атому кислорода другой молекулы воды. Такая связь получила название водородной (её обозначают точками). По прочности водородная связь примерно в 15 — 20 раз слабее ковалентной связи. Поэтому водородная связь легко разрывается, что наблюдается, например, при испарении воды. Молекулы образуют слои, причём каждая из них связана с тремя молекулами, принадлежащими к тому же слою, и с одноц — из соседнего слоя. Структура льда принадлежит к наименее плотным структурам, в ней существуют пустоты, размеры которых несколько превышают размеры молекулы H2O. При плавлении льда его структура разрушается, упаковка становится более плотной, и объём занимаемый водой, уменьшается, а её плотность возрастает.

Структура жидкой воды напоминает структуру льда. В жидкой воде молекулы также связаны друг с другом посредством водородных связей, однако структура воды менее "жёсткая", чем у льда. Вследствие теплового движения молекул в воде одни водородные связи разрываются, другие образуются.

Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако при температурах выше 1000⁰С водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород. Вода — весьма реакционноспособное вещество (слово-то какое). Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты, некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты, наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода. Вода является донором электронов в химических реакциях с донорно-акцепторным взаимодействием реагентов и часто выступает активным реагентом в реакциях, конролируемых зарядом. Вода обладает также каталитической способностью.