ค่าน้ำ คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของน้ำ คุณสมบัติผิดปกติของน้ำ

เคมีศึกษาองค์ประกอบของน้ำ ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ประกอบเป็นน้ำ นักเคมีศึกษาว่าน้ำทำปฏิกิริยากับสารต่างๆ ได้อย่างไร ดังนั้นปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นและสิ่งที่เกิดขึ้นตามมา

น้ำมีความกระฉับกระเฉงมากค่ะ ทางเคมีสาร.

คุณสมบัติทางเคมีของน้ำ:

1) น้ำทำปฏิกิริยากับหลายอย่าง โลหะด้วยการปล่อยไฮโดรเจน:

2Na + 2H 2 O = H 2 + 2NaOH (อึกทึก)

2K + 2H 2 O = H 2 + 2KOH (อึกทึก)

3Fe + 4H 2 O = 4H 2 + Fe 3 O 4 (เมื่อถูกความร้อนเท่านั้น)

ไม่ใช่ทุกอย่าง ขอแค่พอ โลหะที่ใช้งานอยู่สามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์ประเภทนี้ได้ โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธของกลุ่ม I และ II จะทำปฏิกิริยาได้ง่ายที่สุด

จาก อโลหะตัวอย่างเช่น คาร์บอนและของมัน การเชื่อมต่อไฮโดรเจน(มีเทน). สารเหล่านี้มีความว่องไวน้อยกว่าโลหะมาก แต่ยังสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิสูงได้:

C + H 2 O = H 2 + CO (ที่ความร้อนสูง)

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 (มีความร้อนสูง)

2) น้ำสลายตัวเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนเมื่อสัมผัส กระแสไฟฟ้า - นี่เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์เช่นกัน โดยที่น้ำเป็นทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์:

3) น้ำทำปฏิกิริยากับหลายอย่าง ออกไซด์ อโลหะ. ต่างจากปฏิกิริยาก่อนหน้านี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้ไม่ใช่รีดอกซ์ แต่เป็นปฏิกิริยาคัปปลิ้ง:

4) บางส่วน ออกไซด์ของโลหะสารประกอบสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้เช่นกัน เราได้เห็นตัวอย่างปฏิกิริยาดังกล่าวแล้ว:

โลหะออกไซด์บางชนิดไม่สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้ บางส่วนแทบไม่ละลายในน้ำดังนั้นจึงไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกไซด์ดังกล่าว ได้แก่ ZnO, TiO 2, Cr 2 O 3 ซึ่งตัวอย่างเช่นเตรียมสีทนน้ำ เหล็กออกไซด์ยังไม่ละลายในน้ำและไม่ทำปฏิกิริยากับมัน

5) น้ำก่อตัวเป็นสารประกอบจำนวนมาก โดยที่โมเลกุลของน้ำจะถูกเก็บรักษาไว้อย่างสมบูรณ์ สิ่งเหล่านี้เรียกว่า ให้ความชุ่มชื้น- หากไฮเดรตเป็นผลึกก็จะเรียกว่า ผลึกไฮเดรต- ตัวอย่างเช่น:

ต่อไปนี้คือตัวอย่างอื่นๆ ของการสร้างไฮเดรต:

H2SO4 + H2O = H2SO4 . H 2 O (กรดซัลฟิวริกไฮเดรต)

NaOH + H2O = NaOH . H 2 O (โซดาไฟไฮเดรต)

สารประกอบที่จับน้ำให้เป็นไฮเดรตและคริสตัลไลน์ไฮเดรตจะถูกใช้เป็นสารดูดความชื้น ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ตัวอย่างเช่น ไอน้ำจะถูกกำจัดออกจากอากาศชื้นในบรรยากาศ

6) ปฏิกิริยาพิเศษของน้ำคือการสังเคราะห์โดยพืชแป้ง (C 6 H 10 O 5) n และสารประกอบอื่นที่คล้ายคลึงกัน (คาร์โบไฮเดรต) ซึ่งเกิดขึ้นจากการปล่อยออกซิเจน:

6n CO 2 + 5n H 2 O = (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (ใต้แสง)

น้ำเป็นสสารที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก เธอสามารถรับได้ รูปร่างที่แตกต่างกันและอยู่ในสามรัฐ มีพื้นฐานทางกายภาพอย่างไรและ คุณสมบัติทางเคมีน้ำ? มันเกี่ยวกับพวกเขา เราจะคุยกันในบทความของเรา

น้ำคือ...

น้ำเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดในโลกของเรา สารประกอบอนินทรีย์- คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของน้ำถูกกำหนดโดยองค์ประกอบของโมเลกุล

ดังนั้นโครงสร้างของโมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอม (H) และออกซิเจนหนึ่งอะตอม (O) ภายใต้สภาพแวดล้อมปกติ มันเป็นของเหลวไม่มีรส ไม่มีกลิ่น และไม่มีสี น้ำยังสามารถดำรงอยู่ในสถานะอื่นได้: ในรูปของไอน้ำหรือในรูปของน้ำแข็ง

โลกของเรามากกว่า 70% ถูกปกคลุมไปด้วยน้ำ ยิ่งไปกว่านั้น ประมาณ 97% เกิดขึ้นในทะเลและมหาสมุทร ดังนั้นส่วนใหญ่จึงไม่เหมาะสำหรับการบริโภคของมนุษย์ เกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีขั้นพื้นฐานคืออะไร น้ำดื่ม- คุณจะพบข้อมูลเพิ่มเติม

น้ำในธรรมชาติและชีวิตมนุษย์

น้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ร่างกายมนุษย์อย่างที่คุณทราบมากกว่า 70% ประกอบด้วยน้ำ ยิ่งกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ยังแนะนำว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกกำเนิดในสภาพแวดล้อมเช่นนี้

พบน้ำ (ในรูปของไอน้ำหรือหยด) ในชั้นบรรยากาศต่างๆ มาถึงพื้นผิวโลกจากชั้นบรรยากาศในรูปของฝนหรือการตกตะกอนอื่นๆ (หิมะ น้ำค้าง ลูกเห็บ น้ำค้างแข็ง) โดยผ่านกระบวนการควบแน่น

น้ำเป็นวัตถุวิจัยจำนวนหนึ่ง สาขาวิชาวิทยาศาสตร์- ในหมู่พวกเขามีอุทกวิทยา อุทกศาสตร์ อุทกธรณีวิทยา ลิมโนวิทยา ธารน้ำแข็งวิทยา สมุทรศาสตร์ และอื่น ๆ วิทยาศาสตร์ทั้งหมดนี้ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของน้ำ

มนุษย์ใช้น้ำอย่างแข็งขันในกิจกรรมทางเศรษฐกิจ โดยเฉพาะ:

• สำหรับการปลูกพืช
• ในอุตสาหกรรม (เป็นตัวทำละลาย);
• ในพลังงาน (เป็นสารหล่อเย็น);
• เพื่อดับไฟ
• ในการปรุงอาหาร
• ในร้านขายยาและอื่นๆ

แน่นอนว่าเพื่อที่จะได้ใช้สารนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพค่ะ กิจกรรมทางเศรษฐกิจควรศึกษาคุณสมบัติทางเคมีของน้ำอย่างละเอียด

ประเภทของน้ำ

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น น้ำในธรรมชาติสามารถมีได้สามสถานะ: ของเหลว (จริงๆ แล้วเป็นน้ำ) ของแข็ง (ผลึกน้ำแข็ง) และก๊าซ (ไอน้ำ) มันยังสามารถอยู่ในรูปแบบใดก็ได้

น้ำมีหลายประเภท ดังนั้น ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของแคตไอออน Ca และ Na น้ำอาจเป็น:

• แข็ง;
• อ่อนนุ่ม.

• สด;
• แร่;
• เค็ม.

ในความลึกลับและบางศาสนาก็มีน้ำ:

• ตาย;
• มีชีวิตอยู่;
• ศักดิ์สิทธิ์.

ในวิชาเคมียังมีแนวคิดเช่นน้ำกลั่นและปราศจากไอออน

สูตรของน้ำและความสำคัญทางชีวภาพ

ไฮโดรเจนออกไซด์คือสิ่งที่นักเคมีเรียกสารนี้ สูตรของน้ำคือ H 2 O หมายความว่าสารประกอบนี้ประกอบด้วยออกซิเจน 1 อะตอมและไฮโดรเจน 2 อะตอม

คุณสมบัติทางเคมีอันเป็นเอกลักษณ์ของน้ำเป็นตัวกำหนดบทบาทที่โดดเด่นของน้ำต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิต ต้องขอบคุณน้ำ ชีวิตทางชีวภาพมีอยู่บนโลกของเรา

คุณลักษณะเฉพาะที่สุดของน้ำคือการละลายสารอื่นๆ จำนวนมากได้อย่างสมบูรณ์แบบ (ทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์) ผลลัพธ์ที่สำคัญของฟีเจอร์นี้คือทั้งหมด ปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้ค่อนข้างเร็ว

นอกจากนี้ขอขอบคุณ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์น้ำก็อาศัยอยู่อย่างแม่นยำ สถานะของเหลวในช่วงอุณหภูมิที่กว้างมาก

คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ

ด้วยพันธะไฮโดรเจนที่เป็นเอกลักษณ์ น้ำจึงอยู่ในสถานะของเหลวภายใต้สภาพแวดล้อมมาตรฐาน สิ่งนี้อธิบายถึงจุดเดือดที่สูงมากของน้ำ หากโมเลกุลของสารไม่ได้เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน น้ำก็จะเดือดที่ +80 องศา และกลายเป็นน้ำแข็งที่ -100 องศา

น้ำเดือดที่อุณหภูมิ +100 องศาเซลเซียส และกลายเป็นน้ำแข็งที่ 0 องศา จริงอยู่ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะบางประการ มันสามารถเริ่มแข็งตัวได้แม้ที่อุณหภูมิบวก เมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น (เนื่องจากความหนาแน่นลดลง) อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงสารเดียวในธรรมชาติที่มีคุณสมบัติทางกายภาพเช่นนี้ นอกจากน้ำแล้ว สิ่งเดียวที่ขยายตัวได้เมื่อถูกแช่แข็งคือบิสมัท พลวง เจอร์เมเนียม และแกลเลียม

สารนี้ยังมีลักษณะความหนืดสูงรวมถึงแรงตึงผิวที่ค่อนข้างแรง น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยมสำหรับสารที่มีขั้ว คุณควรรู้ด้วยว่าน้ำนำไฟฟ้าได้ดีมาก คุณลักษณะนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามีน้ำเกือบตลอดเวลา จำนวนมากไอออนของเกลือที่ละลายอยู่ในนั้น

คุณสมบัติทางเคมีของน้ำ (เกรด 8)

โมเลกุลของน้ำมีขั้วที่สูงมาก ดังนั้นในความเป็นจริงแล้วสารนี้ไม่เพียงแต่ประกอบด้วยเท่านั้น โมเลกุลที่เรียบง่ายพิมพ์ H 2 O แต่ยังมาจากการรวมที่ซับซ้อน (สูตร - (H 2 O) n)

ในทางเคมี น้ำมีปฏิกิริยามาก โดยจะทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆ มากมาย แม้ว่าในเวลาดังกล่าวก็ตาม อุณหภูมิปกติ- เมื่อทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทจะเกิดเป็นเบส

น้ำยังสามารถละลายได้หลากหลาย สารเคมี- เกลือ กรด เบส ก๊าซบางชนิด สำหรับคุณสมบัตินี้มักเรียกว่าตัวทำละลายสากล สารทั้งหมดขึ้นอยู่กับว่าละลายในน้ำหรือไม่ โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

• ชอบน้ำ (ละลายได้ดีในน้ำ) - เกลือ, กรด, ออกซิเจน, คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ ;
• ไม่ชอบน้ำ (ละลายได้ไม่ดีในน้ำ) - ไขมันและน้ำมัน

น้ำยังเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีกับโลหะบางชนิด (เช่น โซเดียม) และยังมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชด้วย

สรุปแล้ว...

น้ำเป็นสารอนินทรีย์ที่พบมากที่สุดในโลกของเรา พบได้เกือบทุกที่: เปิด พื้นผิวโลกและในส่วนลึกในเนื้อโลกและในหินในนั้น ชั้นสูงบรรยากาศและแม้แต่ในอวกาศ

คุณสมบัติทางเคมีของน้ำถูกกำหนดโดยมัน องค์ประกอบทางเคมี- มันอยู่ในกลุ่มทางเคมี สารออกฤทธิ์- น้ำทำปฏิกิริยากับสารหลายชนิด

ยิปซั่ม ฯลฯ) ที่มีอยู่ในดินเป็นสิ่งจำเป็น ส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

องค์ประกอบของไอโซโทปน้ำมีไอโซโทปเสถียรอยู่ 9 ชนิด ปริมาณเฉลี่ยในน้ำจืดมีดังนี้ (mol %): 1 H 2 16 O - 99.13; 1 ชม. 2 18 โอ - 0.2; 1 น 2 17 0-0.04; 1 H 2 O 16 O-0.03; ไอโซโทปที่เหลืออีก 5 ชนิดมีอยู่ในน้ำในปริมาณเล็กน้อย นอกจากไอโซโทปสายพันธุ์ที่เสถียรแล้ว น้ำยังมีกัมมันตภาพรังสี 3 H 2 (หรือ T 2 O) จำนวนเล็กน้อย องค์ประกอบไอโซโทปของน้ำธรรมชาติจากแหล่งกำเนิดต่างๆ แตกต่างกันไป อัตราส่วน 1 H/2 H มีความแปรผันเป็นพิเศษ: นิ้วน้ำจืด - โดยเฉลี่ย 6900 นิ้วน้ำทะเล

ฟิสิกส์ คุณสมบัติของน้ำมีความผิดปกติ น้ำแข็งละลายที่ atm ความดันจะมาพร้อมกับปริมาตรที่ลดลง 9% ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ การขยายตัวเชิงปริมาตรของน้ำแข็งและน้ำของเหลวเป็นลบที่ t-pax resp ต่ำกว่า -210°C และ 3.98°C ความจุความร้อน C° ในระหว่างการหลอมเหลวเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า และในช่วง 0-100°C แทบไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (มีขั้นต่ำที่ 35°C) อุณหภูมิคงที่ขั้นต่ำ ความสามารถในการอัดตัว (44.9 * 10 -11 Pa -1) สังเกตที่อุณหภูมิ 46°C แสดงให้เห็นค่อนข้างชัดเจน ที่ความดันต่ำและอุณหภูมิสูงถึง 30 °C ความหนืดของน้ำจะลดลงตามความดันที่เพิ่มขึ้น อิเล็กทริกสูง ความสามารถในการซึมผ่านและโมเมนต์ไดโพลของน้ำเป็นตัวกำหนดความสามารถในการละลายที่ดีโดยสัมพันธ์กับสารที่มีขั้วและไอออนิก เนื่องจากค่า C° สูง น้ำจึงเป็นตัวควบคุมสภาพอากาศที่สำคัญ สภาพของโลก ทำให้ t-ru บนพื้นผิวคงที่ อีกทั้งความใกล้ชิด มุม N-O-Nถึงจัตุรมุข (109° 28") กำหนดความหลวมของโครงสร้างของน้ำแข็งและน้ำของเหลว และผลที่ตามมาคือการพึ่งพาความหนาแน่นกับอุณหภูมิอย่างผิดปกติ ดังนั้น แหล่งน้ำขนาดใหญ่จึงไม่แข็งตัวที่ด้านล่าง ซึ่งทำให้เป็นไปได้ เพื่อให้ชีวิตมีอยู่ในพวกเขา

โต๊ะ 1 - คุณสมบัติของน้ำและไอน้ำในสภาวะสมดุล

แต่ความหนาแน่นของการดัดแปลง II-VI นั้นต่ำกว่าที่น้ำแข็งจะมีได้อย่างมากหากโมเลกุลถูกอัดแน่น เฉพาะในการดัดแปลง VII และ VIII ก็เพียงพอแล้ว ความหนาแน่นสูงการบรรจุ: ในโครงสร้างของพวกเขา เครือข่ายปกติสองเครือข่ายที่สร้างจากจัตุรมุข (คล้ายกับที่มีอยู่ในน้ำแข็งน้ำแข็งอุณหภูมิต่ำลูกบาศก์ Ic ซึ่งมีโครงสร้างเป็นเพชร) จะถูกแทรกเข้าด้วยกัน ในกรณีนี้ระบบพันธะไฮโดรเจนตรงและการประสานงานจะยังคงอยู่ จำนวนออกซิเจนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและถึง 8 การจัดเรียงอะตอมของออกซิเจนในน้ำแข็ง VII และ VIII นั้นคล้ายคลึงกับการจัดเรียงอะตอมในเหล็กและโลหะอื่นๆ อีกหลายชนิด ในน้ำแข็งธรรมดา (Ih) และลูกบาศก์ (Ic) เช่นเดียวกับในน้ำแข็ง HI, V-VII ไม่ได้กำหนดทิศทางของโมเลกุล: โปรตอนทั้งสองที่อยู่ใกล้กับอะตอม O มากที่สุดจะเกิดพันธะโควาเลนต์กับมัน ซึ่งสามารถ มุ่งตรงไปยังอะตอมออกซิเจน 2 ใน 4 อะตอมที่อยู่ใกล้เคียงที่จุดยอดของจัตุรมุข อิเล็กทริก การซึมผ่านของการปรับเปลี่ยนเหล่านี้สูง (สูงกว่าน้ำของเหลว) การปรับเปลี่ยน II, VIII และ IX ได้รับการเรียงลำดับตามทิศทาง อิเล็กทริกของพวกเขา การซึมผ่านต่ำ (ประมาณ 3) Ice VIII เป็นเวอร์ชันที่สั่งโดยโปรตอนของ Ice VII และ Ice IX เป็นเวอร์ชันหนึ่งของ Ice III ความหนาแน่นของการปรับเปลี่ยนตามลำดับการวางแนว (VIII, IX) ใกล้เคียงกับความหนาแน่นของการปรับเปลี่ยนที่ไม่เป็นระเบียบที่สอดคล้องกัน (VII, III)

น้ำเป็นตัวทำละลาย น้ำละลายได้ดีมาก มีขั้วและแยกตัวออกเป็นไอออน โดยทั่วไป pH จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แต่บางครั้งการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิก็ซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้น r-reality จึงเป็นพหูพจน์ ซัลเฟต คาร์บอเนต และฟอสเฟต เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อุณหภูมิจะลดลงหรือเพิ่มขึ้นในช่วงแรก จากนั้นจึงผ่านค่าสูงสุด ค่า pH ของสารที่มีขั้วต่ำ (รวมถึงก๊าซที่ประกอบเป็นบรรยากาศ) ในน้ำมีค่าต่ำ และเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยปกติจะลดลงก่อนแล้วจึงไหลผ่านค่าต่ำสุด เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ค่า pH ของก๊าซจะเพิ่มขึ้น โดยผ่านค่าสูงสุดที่ความดันสูง สารหลายชนิดเมื่อละลายน้ำจะทำปฏิกิริยากับสารดังกล่าว ตัวอย่างเช่น สารละลาย NH 3 อาจมีไอออน NH 4 (ดูไฮโดรไลซิสเพิ่มเติม) ระหว่างไอออน อะตอม และโมเลกุลที่ละลายในน้ำโดยไม่มีปฏิกิริยากับมันในทางเคมี อำเภอและ

คำนิยาม

น้ำ (ไฮโดรเจนออกไซด์)– สารประกอบอนินทรีย์ไบนารี

สูตรทางเคมี: น้ำ

สูตรโครงสร้าง:

มวลโมเลกุล: 18.01528 กรัม/โมล

ชื่อทางเลือก: ออกไซด์, ไฮโดรเจนไฮดรอกไซด์, กรดไฮดรอกซิล, ไดไฮโดรเจนมอนนอกไซด์, ออกซิเดน, ไดไฮโดรมอนนอกไซด์

ในโมเลกุลของน้ำ อะตอมของออกซิเจนอยู่ในสถานะการผสมพันธุ์ sp 3 เนื่องจากไม่เพียงแต่เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่านั้น แต่ยังมีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของออร์บิทัลลูกผสมด้วย วงโคจรลูกผสมมุ่งตรงไปยังจุดยอดของจัตุรมุข:

เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของออกซิเจนและไฮโดรเจน พันธะในโมเลกุลจึงมีขั้วสูงและอิเล็กตรอนถูกเลื่อนไปทาง โมเลกุลของน้ำมีโมเมนต์ไดโพลขนาดใหญ่เพราะว่า พันธะขั้วโลกตั้งอยู่ไม่สมมาตร

โพลาไรเซชันที่แข็งแกร่งของพันธะ O–H นั้นสัมพันธ์กับการก่อตัวของ พันธะไฮโดรเจน ระหว่างโมเลกุลของน้ำ โมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้มากถึงสี่พันธะ โดยสองพันธะเกิดจากอะตอมออกซิเจน และอีกสองพันธะเกิดจากอะตอมไฮโดรเจน:

การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนเป็นตัวกำหนดมากขึ้น อุณหภูมิสูงจุดเดือด ความหนืด และแรงตึงผิวของน้ำเมื่อเปรียบเทียบกับไฮไดรด์แบบแอนะล็อก (ซีลีเนียมและเทลลูเรียม)

การดัดแปลงไอโซโทปของน้ำ

ขึ้นอยู่กับชนิดของไอโซโทปไฮโดรเจนที่รวมอยู่ในโมเลกุล สิ่งต่อไปนี้มีความโดดเด่น: การปรับเปลี่ยนไอโซโทปของน้ำ:

เมื่อพิจารณาว่าออกซิเจนมีสาม ไอโซโทปเสถียร(16 O, 17 O และ 18 O) คุณสามารถสร้างสูตรสำหรับโมเลกุลของน้ำได้ 18 สูตรซึ่งมีองค์ประกอบไอโซโทปที่แตกต่างกัน โดยปกติแล้วน้ำธรรมชาติจะมีโมเลกุลประเภทนี้อยู่ทั้งหมด

ตัวอย่างการแก้ปัญหาในหัวข้อ “สูตรน้ำ”

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	เติมน้ำ 9 ลิตรลงในหม้อน้ำรถยนต์ และเติมเมทิล 2 ลิตรที่มีความหนาแน่น 0.8 กรัม/มิลลิลิตร คุณสามารถจอดรถทิ้งไว้ที่อุณหภูมิต่ำสุดเท่าใด? กลางแจ้งโดยไม่ต้องกลัวว่าน้ำในหม้อน้ำจะเป็นน้ำแข็ง (ค่าคงที่การแช่แข็งของน้ำคือ 1.86 K กิโลกรัม/โมล)?
สารละลาย	ตามกฎของ Raoult การลดลงของอุณหภูมิการตกผลึกของสารละลายเจือจางของอิเล็กโตรไลต์จะเท่ากับ: โดยที่: – อุณหภูมิเยือกแข็งของสารละลายลดลง К cr – ค่าคงที่ของการแช่แข็งของตัวทำละลาย Cm คือความเข้มข้นของโมลาลของสารละลาย m B คือมวลของสารที่ละลาย m A คือมวลของตัวทำละลาย MB คือมวลโมลของตัวถูกละลาย เมทิลแอลกอฮอล์มีมวลดังนี้: มวลของน้ำเท่ากับ: มวลโมลาร์ของเมทิลแอลกอฮอล์คือ 32 กรัม/โมล ลองคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเยือกแข็ง:
คำตอบ	สามารถจอดรถทิ้งไว้ข้างนอกได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า –10.3°C

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	ควรละลาย Na 2 SO 4 · 10H 2 O กี่กรัมในน้ำ 250 กรัมเพื่อให้ได้สารละลายที่มีแอนไฮดรัส 5%
สารละลาย	มวลโมลาร์ของ Na 2 SO 4 คือ: มวลโมเลกุลของผลึกไฮเดรต: ให้เราแสดงปริมาณ (โมล) ของเกลือที่ละลายเป็น x จากนั้นคำตอบจะเท่ากับ: มวลของเกลือปราศจากน้ำในสารละลายสำเร็จรูปจะเท่ากับ:

คำนิยาม

น้ำ– ไฮโดรเจนออกไซด์เป็นสารประกอบไบนารีที่มีลักษณะอนินทรีย์

สูตร – H 2 O มวลโมเลกุล – 18 กรัม/โมล สามารถมีอยู่ในสาม สถานะของการรวมตัว– ของเหลว (น้ำ) ของแข็ง (น้ำแข็ง) และก๊าซ (ไอน้ำ)

คุณสมบัติทางเคมีของน้ำ

น้ำเป็นตัวทำละลายที่พบบ่อยที่สุด สารละลายน้ำมีความสมดุล จึงเรียกว่าแอมโฟไลต์:

ชม 2 โอ ↔ ชม + + โอ้ — ↔ ชม 3 โอ + + โอ้ — .

ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า น้ำจะสลายตัวเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน:

เอช 2 โอ = เอช 2 + โอ 2

ที่อุณหภูมิห้อง น้ำจะละลายโลหะออกฤทธิ์ให้กลายเป็นด่าง และไฮโดรเจนก็ถูกปล่อยออกมาเช่นกัน:

2H 2 O + 2Na = 2NaOH + H 2

น้ำสามารถทำปฏิกิริยากับสารประกอบฟลูออรีนและอินเทอร์ฮาไลด์ได้ และในกรณีที่สองปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ:

2H 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2

3H 2 O + ถ้า 5 = 5HF + HIO 3

เกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดอ่อนจะถูกไฮโดรไลซิสเมื่อละลายในน้ำ:

อัล 2 ส 3 + 6H 2 O = 2อัล(OH) 3 ↓ + 3H 2 ส.

น้ำสามารถละลายสารบางชนิด โลหะ และอโลหะ เมื่อถูกความร้อน:

4H 2 O + 3Fe = เฟ 3 O 4 + 4H 2;

เอช 2 โอ + ซี ↔ CO + เอช 2

น้ำเมื่อมีกรดซัลฟิวริกจะเกิดปฏิกิริยา (ไฮเดรชั่น) ด้วย ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว– อัลคีนที่มีการก่อตัวของโมโนไฮดริกแอลกอฮอล์อิ่มตัว:

CH 2 = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ

น้ำเป็นของเหลวใส (n.s.) โมเมนต์ไดโพลคือ 1.84 D (เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในอิเลคโตรเนกาติวิตี้ของออกซิเจนและไฮโดรเจน) น้ำมีค่าสูงสุด ความจุความร้อนจำเพาะในบรรดาสารทุกชนิดที่อยู่ในสถานะการรวมตัวของของเหลวและของแข็ง ความร้อนจำเพาะการละลายของน้ำ – 333.25 กิโลจูล/กก. (0 C) การกลายเป็นไอ – 2250 กิโลจูล/กก. น้ำสามารถละลายสารที่มีขั้วได้ น้ำมีแรงตึงผิวสูงและมีศักย์ไฟฟ้าที่พื้นผิวเป็นลบ

รับน้ำ

น้ำได้มาจากปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางเช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดและด่าง:

H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O;

HNO 3 + NH 4 OH = NH 4 NO 3 + H 2 O;

2CH 3 COOH + บา(OH) 2 = (CH 3 COO) 2 บา + H 2 O.

วิธีหนึ่งในการรับน้ำคือการลดโลหะที่มีไฮโดรเจนจากออกไซด์ของพวกมัน:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O.

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	คุณต้องใช้น้ำปริมาณเท่าใดในการเตรียมสารละลาย 5% จากสารละลายกรดอะซิติก 20%
สารละลาย	ตามคำนิยาม เศษส่วนมวลสาร สารละลายกรดอะซิติก 20% แทนตัวทำละลาย 80 มล. (น้ำ) กรด 20 กรัม และสารละลายกรดอะซิติก 5% แทนตัวทำละลาย 95 มล. (น้ำ) กรด 5 กรัม มาสร้างสัดส่วนกัน: x = 20 × 95/5 = 380. เหล่านั้น. สารละลายใหม่ (5%) ประกอบด้วยตัวทำละลาย 380 มล. เป็นที่ทราบกันว่าสารละลายเริ่มต้นมีตัวทำละลาย 80 มล. ดังนั้นเพื่อให้ได้สารละลายกรดอะซิติก 5% จากสารละลาย 20% คุณต้องเพิ่ม: 380-80 = น้ำ 300 มล.
คำตอบ	คุณต้องการน้ำ 300 มล.

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	เมื่อเกิดการเผาไหม้ สารอินทรีย์หนัก 4.8 กรัม เกิดเป็น 3.36 ลิตร คาร์บอนไดออกไซด์(n.s.) และน้ำ 5.4 กรัม ความหนาแน่นของไฮโดรเจนของอินทรียวัตถุคือ 16 กำหนดสูตรของอินทรียวัตถุ
สารละลาย	มวลโมลาร์ของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำคำนวณโดยใช้ตาราง องค์ประกอบทางเคมีดิ. Mendeleev – 44 และ 18 กรัม/โมล ตามลำดับ ลองคำนวณปริมาณของสารในผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา: n(CO 2) = V(CO 2) / V ม.; n(H 2 O) = ม.(H 2 O) / M(H 2 O); n(CO 2) = 3.36 / 22.4 = 0.15 โมล; n(H 2 O) = 5.4 / 18 = 0.3 โมล เมื่อพิจารณาว่าโมเลกุล CO 2 มีอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอม และโมเลกุล H 2 O มีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม ปริมาณของสารและมวลของอะตอมเหล่านี้จะเท่ากัน: n(C) = 0.15 โมล; n(H) = 2×0.3 โมล; ม.(C) = n(C)× M(C) = 0.15 × 12 = 1.8 กรัม; ม.(N) = n(N)× M(N) = 0.3 × 1 = 0.3 ก. เรามาพิจารณาว่าสารอินทรีย์มีออกซิเจนหรือไม่: ม.(O) = ม.(ค x สูง y โอ z) – ม.(C) – ม.(H) = 4.8 – 0.6 – 1.8 = 2.4 กรัม ปริมาณสารอะตอมออกซิเจน: n(O) = 2.4 / 16 = 0.15 โมล จากนั้น n(C): n(H): n(O) = 0.15: 0.6: 0.15 แบ่งตาม ค่าที่น้อยที่สุดเราจะได้ n(C):n(H): n(O) = 1: 4: 1 ดังนั้นสูตรของสารอินทรีย์คือ CH 4 O มวลโมลของสารอินทรีย์คำนวณโดยใช้ตารางเคมี องค์ประกอบ D.I. เมนเดเลเยฟ – 32 กรัม/โมล มวลโมลาร์ของสารอินทรีย์ คำนวณโดยใช้ความหนาแน่นของไฮโดรเจน: M(C x H y O z) = M(H 2) × D(H 2) = 2 × 16 = 32 กรัม/โมล หากสูตรของอินทรียวัตถุที่ได้มาจากผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้และการใช้ความหนาแน่นของไฮโดรเจนแตกต่างกัน แสดงว่าอัตราส่วนนั้น มวลฟันกรามจะมากกว่า 1 มาตรวจสอบกัน: M(C x H y O z) / M(CH 4 O) = 1 ดังนั้นสูตรของสารอินทรีย์คือ CH 4 O
คำตอบ	สูตรอินทรียวัตถุคือ CH 4 O