Химические свойства воды. Вода в промышленности, сельском хозяйстве, быту

Вода является одним из наиболее распространенных и важных химических

соединений на Земле. Поверхность земного шара на ¾ покрыта жидкой и

твердой водой. В больших количествах вода содержится также в атмосфере и

земной коре, в связанном состоянии входит в состав различных минералов и

пород.

Три изотопа водорода и три стабильных изотопа кислорода в различных сочетаниях

могут образовывать 18 изотопических разновидностей воды. Земные воды состоят из

легкой вода, тяжелой воды по кислороду и тяжелой воды по

водороду. Обычно под тяжелой водой подразумевают воду состава D₂

O c молекулярной массой 20. В тяжелой воде вещества растворяются хуже, а

растворы меньше проводят электрический ток. Она гигроскопична: жадно поглощает

влагу из воздуха. Помещенные в нее без предварительной подготовки живые

существа погибают.

Молекула воды из-за sp³- гибридизации атома кислорода имеет угловую

конфигурацию, а атомы водорода, соединенные с сильно электроотрицательным

атомом кислорода, определяют ее способность к установлению водородных связей с

соседними молекулами.

О

104º27’

Н Н

За счет двух атомов водорода и двух несвязывающих электронных пар атома

кислорода каждая молекула воды способна к образованию четырех водородных

связей. Считается, что в твердой фазе все молекулы воды объединены водородными

связями. При таянии льда разрывается около 15% Н-связей. При кипячении воды

между ее молекулами еще остается часть Н-связей, которые полностью исчезают при

нагревании водяного пара до 600ºС. Такое своеобразие в структуре воды

проявляется в ее свойствах, которые отличаются рядом аномалий.

Чистая вода прозрачна и бесцветна. Она не имеет ни запаха, ни вкуса. При

нормальном давлении аномально высоки температуры плавления и кипения воды по

сравнению с этими показателями для соединений водорода с элементами 6А-

группы, что объясняется прочностью системы водородных связей, объединяющих

молекулы воды.

Вода – довольно активный химический реагент. Химическая активность воды

проявляется, прежде всего, в ее высокой растворяющей способности. Вода

является катализатором целого ряда химических процессов. В ее отсутствие

многие вещества почти не взаимодействуют химически.

1. Кислотно-основные реакции, в которых вода ведет себя, как амфотер:

BaO + H₂O → Ba(OH)₂

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

2. Вода действует гидролитически на многие соли, образуя либо

гидраты, либо продукты гидролиза:

CaCl₂ + 6H₂O → CaCl₂·6H₂O

Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

3. Вода окисляет металлы, расположенные в электрохимическом ряду

напряжений до олова:

2К + Н₂О → 2КОН + Н₂.