1. Строение молекул воды. Полярность химической связи. Ионизирующая способность воды.

Особенностью строения молекулы воды (H2O), является уголковая структура. Молекулы расположены под углом 105 град. Это создаёт смещение центров тяжести + и – зарядов. Следствие развитие ядра-молекулярная орбиталь смещается в сторону атома кислорода, создаётся некоторый избыточный заряд. Молекуа воды-диполь(+и-) Такие молекулы называют полярными, а хим. связь- полярной хим. Связью. Степень полярности оценивается величиной дипольного момента. Вода обладает максимальной величиной дипольного момента. Полярность создаёт возможность электростатического взаимодействия воды- водородная связь. Внутриполярной связи молекул воды являются ковалентными, а водородная связь- межмол. Связь- донорно-акцепторной. Вода имеет максимальную диэлектрическую постоянную. Взаимодействие между точечными зарядами снижается. Все аномальные физические свойства воды объясняются полярностью химических связей в молекуле воды, в следствии этого явления- появляется ещё одно важное свойство воды-ионизирующая способность воды.

Строение молекулы воды

а — угол между валентными связями О—Н; б — структура электрон­ного

облака; в — расположение зарядов

2. Физические и химические свойства воды. Гидролиз соли.

Физ. свойства

• При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

• При нагревании от 0 °C до 3,98 °C вода сжимается. Благодаря этому в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

• Вода обладает высокой температурой и удельной теплотой плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг ), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

• Высокая теплоёмкость жидкой воды.

• Высокая вязкость.

• Высокое поверхностное натяжение.

• Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

Эти особенности воды связаны с наличием водородных связей

При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект слабее, чем обычное тепловое расширение; при испарении рвутся все оставшиеся связи.

Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Химические свойства

Химические свойства воды определяются особенностями ее строения. Вода довольно устойчивое вещество, она начинает разлагаться на водород и кислород при нагревании по крайней мере до 1000°С ( происходит термическая диссоциация) или под действием ультрафиолетового излучения (фотохимическая диссоциация).

Вода относится к химически активным соединениям. Например, реагирует с фтором. Хлор при нагревании или на свету разлагает воду с выделением атомарного кислорода:

H2O + Cl2 = HCl + HClO (НСlО = НСl + О)

При обычных условиях она взаимодействует с активными металлами:

2H2O + Ca = Ca(ОН) 2 + H2

2H2O + 2Na = 2NaOH + H2

Вода вступает в реакцию и со многими неметаллами. Например, при взаимодействии с атомарным кислородом образуется пероксид водорода:

H2O + O = H2O2

Многие оксиды реагируют с водой, образуя основания и кислоты:

CO2 + H2O = H2CO3

CaO + H2O = Ca(OH)2

При взаимодействии с некоторыми солями образуются кристаллогидраты. При нагревании они теряют кристаллизационную воду:

Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3*10H2O.

Взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию молекул слабого электролита, называют гидролизом солей.

Различают несколько вариантов гидролиза солей:

1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания:

Na2CO3 + Н2О = NaHCO3 + NaOH

CO32- + H2O = HCO3- + OН-

(раствор имеет щелочную среду, реакция протекает обратимо)

2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания:

СuСl2 + Н2О = CuOHCl + HCl

Cu2+ + Н2О = CuOH+ + Н+

(раствор имеет кислую среду, реакция протекает обратимо)

3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OН)3 + 3H2S

2Аl3+ + 3S2- + 6Н2О = 2Аl(OН)3(осадок) + ЗН2S(газ)

(Гидролиз в этом случае протекает практически полностью, так как оба продукта гидролиза уходят из сферы реакции в виде осадка или газа).

Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и имеет нейтральную среду.