7.2. Вода

Вода (оксид водорода, Н₂О) - бинарное неорганическое соединение, атомы водорода и кислорода соединенны ковалентной связью. Валентный угол составляет 104,45°. Электронная плотность связи О−Н смещена к более электроотрицательному кислороду. В результате атомы водорода приобретают частичные положительные заряды, а кислород – частичный отрицательный заряд, т.е. молекула воды является диполем. Поэтому вода является сильнополярным растворителем.

По физическим свойствам вода представляет собой прозрачную жидкость, без цвета, запаха и вкуса, температура кипения 100°С, температура замерзания 0°С. Плотность жидкой воды 1 г/см³, твердой 0,92 г/см³. Молекулы воды ассоциированы водородными связями. В твердом состоянии, в состоянии льда, молекулы воды соприкасаются друг с другом своими разноименными полюсами, образуя пространственную структуру с низкой плотностью. В этой структуре имеются пустоты, которые при плавлении и частичном разрушении водородных связей, заполняются оторвавшимися молекулами воды. Плотность воды при этом повышается.

Высокая теплоемкость воды (удельная теплоемкость равна 4,18 кДж/кг), связанная с наличием водородных связей, делает воду регулятором теплового режима планеты, смегчающего суточные и сезонные колебания температуры на Земле.

При комнатной температуре вода реагирует с активными металлами (Na, K, Ba и др.), фтором, солями (гидролиз), ангидридами карбоновых и неорганических кислот, активными металлорганическими соединениями, карбидами, нитридами, фосфидами, силицидами активных металлов, боранами, силанами, фторидами благородных газов и некоторыми другими веществами. При нагревании взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, углем, метаном. В присутствии катализаторов реагирует с органическими веществами разных классов.

Водой покрыто более 70% поверхности планеты. Вода содержится в атмосфере, почвах, горных породах, под землей, в виде снега и льда лежит на полюсах и горных вершинах. Она входит в состав живых организмов. Вода имеет ключевое значение в поддержании жизни на Земле.

7.3. Способы выражения состава раствора

7.3.1. Массовая доля (ω) – отношение массы растворенного вещества (m_р.в) к массе всего раствора (m_р-ра):

.

(7.1)

Массовая доля выражается в долях или процентах.

m_р-ра = m_р.в. + m_р-ля, m_р-ра = V_р-ра,

где m_р-ля – масса растворителя,

 – плотность раствора,

V_р-ра – объем раствора.

7.3.2. Концентрация:

а) Молярная концентрация (С_м) – количество моль вещества (v) в единице объема (моль/л).

,

,

где М_р.в – молярная масса растворенного вещества.

.

(7.2)

б) Молярная концентрация эквивалентов (нормальная) – количество моль-эквивалентов в единице объема (моль/л).

, ,

где f – фактор эквивалентности.

.

(7.3)

в) Моляльная концентрация – число моль растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя (моль/1000 г растворителя):

.

(7.4)

7.3.3. Молярная (мольная) доля растворенного вещества – отношение числа моль растворенного вещества (n₁) к общему числу моль растворителя (n₂) и растворенного вещества:

.

(7.5)