ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 8. ВОДЕНЬ. ГАЛОГЕНИ

§ 8.3. Вода

Вода — оксид гідрогену — одна з найпоширеніших і найважливіших речовин. Поверхня Землі, вкрита водою, у 2,5 раза більша, ніж поверхня суші. Чистої води у природі немає, — вона завжди містить домішки. Добувають чисту воду методом перегонки. Перегнана вода називається дистильованою. Склад води (за масою): 11,19 % гідрогену і 88,81 % оксигену. Фізичні властивості. Чиста вода прозора, без запаху і смаку. Найбільшу густину вона має при 4°С (1г/см). Густина льоду менша, ніж густина рідкої води, тому лід плаває на поверхні. Вода замерзає при 0°С і кипить при 100°С при тиску 101 325 Па. Вона погано проводить теплоту і дуже погано — електричний струм. Вода — хороший розчинник.

Молекула води має кутову форму (див. рис. 3.3): атоми гідрогену відносно атома оксигену утворюють кут, що дорівнює 104,5°. Тому молекула води — диполь: та частина молекули, де розташований гідроген, заряджена позитивно, а частина, де розташований оксиген, — негативно. Завдяки полярності молекул води електроліти в ній дисоціюють на іони.

У рідкій воді поряд зі звичайними молекулами Н₂О містяться асоційовані молекули, тобто сполучені в складніші агрегати (Н₂О) x внаслідок утворення водневих зв’язків (див. § 3.6). Наявністю водневих зв’язків між молекулами води пояснюються аномалії її фізичних властивостей: максимальна густина при 4 °С, висока температура кипіння (в ряду Н₂О — H₂S —Н₂ Sе — Н₂Те), аномально висока теплоємність [4,18 Дж/(г ∙ К)]. З підвищенням температури водневі зв’язки розриваються, і повний розрив їх настає при переході води в пару.

Хімічні властивості. Вода — досить реакційноздатна речовина. За звичайних умов вона взаємодіє з багатьма основними і кислотними оксидами, а також із лужними і лужноземельними металами, наприклад:

Н₂O + Na₂O = 2NaOH; 2Н₂O + Li = 2LiOH + Н₂ ↑;

Н₂О + SO₂ = H2SO₃; 2Н₂O + Са = Са (ОН)₂ + Н₂ ↑.

Вода утворює численні сполуки-гідрати (кристалогідрати). Наприклад:

Н₂O + H₂SO₄ = H₂SO₄ ∙ Н₂O;

10Н₂О + Na₂CO₃ = Na₂CO₃ ∙ 10Н₂О;

Н₂O + NaOH = NaOH • Н₂O; 5Н₂O + CuSO₄ = CuSO₄ ∙ 5Н₂О.

Очевидно, сполуки, що зв’язують воду, можуть використовуватись як осушники. Серед інших осушувальних речовин можна зазначити Р₂ O5, СаО, ВаО, металічний натрій (вони також хімічно взаємодіють з водою) і силікагель.

До важливих хімічних властивостей води належить її здатність вступати в реакції гідролітичного розкладу (див. гідроліз солей, § 6.5).