Вода

Вода.

Вода H2O - самое распространённое в природе химическое соединение.

Запасы воды на Земле:

в морях и океанах - 1,4 млрд. км3

в ледниках - 30 млн. км3

в реках и озёрах - 2 млн. км3

в атмосфере - 14 тыс. км3

в живых организмах - 65%

Молекула полярна; угол -104,5°; связь O-H ковалентная полярная.

Вода является дипольным растворителем (растворяет многие газы, жидкие и твёрдые вещества).
Между молекулами воды - водородные связи:



Аномалии воды.

Лёд плавает на поверхности водоёма, r(льда) = 0,92 г/см3, max r(воды) при +4°С = 1г/см3 

При замерзании воды происходит расширение объёма. 

Самая большая теплоёмкость (в 3100 раз больше, чем у воздуха; в 4 раза больше, чем у горных пород). 

Кислотно-основные свойства.

1) Слабый электролит:

H2O = H+ + OH-

2) Вода - амфотерное вещество. Она реагирует как с основными оксидами (оксидами щелочных и щелочноземельных металлов), так и с кислотными оксидами (кроме SiO2).

Li2O + H2O = 2LiOH

MgO + H2O = Mg(OH)2

SO3 + H2O = H2SO4

3) Гидролиз некоторых солей приводит к их полному разложению:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S

Al2(CO3)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2O + 3CO2

4) Вода разлагает гидриды, фосфиды, карбиды, нитриды и некоторые другие бинарные соединения активных металлов с неметаллами:

CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2

Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2PH3

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2

Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3

5) Молекулы воды с некоторыми солями дают кристаллогидраты:

CuSO4(белый) + 5H2O = CuSO4 5H2O(синий)

Окислительно-восстановительные свойства.

6) С активными металлами (стоящими в ряду напряжений металлов до Mg включительно) образуется щёлочь и водород, а с металлами средней активности (стоящими в ряду напряжений металлов от Mg до Pb) - оксид и водород:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

3Fe + 4H2O =t°= Fe3O4 + 4H2

7) С галогенами (продукты различны):

4F2 + 3H2O = OF2+ 6HF + O2

Cl2 + H2O = HClO + HCl

Вода, в состав которой входит изотоп водорода дейтерий, называется тяжёлой водой D2O.

			Физические свойства	D2O	H2O

			Молекулярная масса	20	18

			Плотность при 20°C (г/см3)	1,1050	0,9982

			t° кристаллизации (°C)	3,8	0

			t° кипения (°C)	101,4	100

	

 Химические реакции с тяжёлой водой протекают медленнее, чем с обычной водой. Поэтому D2O

Очищение воды.

Природные воды всегда содержат примеси. Одни из них находятся во взвешенном состоянии, другие - в растворённом. От большей части взвешенных частиц вода может быть освобождена отстаиванием или, быстрее, фильтрованием сквозь толстые слои песка и т. п. В лаборатории для этой цели применяется фильтровальная (непроклеенная) бумага. От растворённых веществ воду обычно очищают перегонкой. Такая перегнанная вода называется дистиллированной.

Обычно применяемая в городском хозяйстве схема очистки речной воды состоит из нескольких стадий: первой операцией является добавка к воде небольшого количества сернокислого алюминия, который выделяет объёмный осадок гидроксида алюминия, захватывающий различные взвешенные в воде частицы и тем способствующий их последующему осаждению в отстойнике. Отстоявшаяся вода фильтруется сквозь толстый слой песка, затем обеззараживается хлорированием и лишь после этого поступает в водопроводную сеть (для Москвы 10 млн. м3 ежедневно).

Большие преимущества перед хлорированием во многих случаях имеет стерилизация воды путём её озонирования. Технически этот процесс вполне освоен, но обходится он в несколько раз дороже, что и затрудняет его широкое внедрение.

Перегнанная вода свободна только от нелетучих примесей. От летучих её стараются освободить, добавляя перед перегонкой вещества, реагирующие с этими примесями и дающие с ними нелетучие продукты реакции. Всё же и тогда первые порции перегоняемой воды содержат растворённые газы воздуха. В тех случаях, когда их присутствие вредит, эти порции не собирают.

	Как при самой перегонке в стеклянных сосудах, так и при хранении в них дистиллированная вода загрязняется переходящими в неё из стекла щелочами. Громадному большинству её применений эти растворённые щелочи не вредят, так как их ничтожно мало. Если требуется ещё более высокая чистота, то дистиллированную воду получают и сохраняют в сосудах из кварца, олова и серебра.