- •6. Ядерная модель строения атома. Квантово-механические представления о строении атома.
- •7. Квантовые числа. Формы электронных облаков. Атомная электронная орбиталь.
- •8. Порядок заполнения электронами энергетических уровней в атоме.
- •10. Правило Хунда. Правило Клечковкого.
- •11. Строения атомных ядер. Изотопы. Энергия связи. Дефект массы.
- •12. Периодический закон. Периодическая система д. И. Менделеева.
- •13. Размеры атомов и ионов. Энергия ионизации.
- •15. Теория химического строения.
- •16. Типы химической связи.
- •17)Основные понятия термодинамики
- •20. Гибридизация атомных электронных орбиталей.
- •21. Статистический и термодинамический методы исследования.
- •22. Основные понятия термодинамики.
- •23. Законы термодинамики.
- •24. Превращения энергии при химических реакциях.
- •25. Основные понятия термохимии.
- •30. Зависимость скорости реакций от концентрации реагирующих веществ.
- •35. Цепные реакции.
- •38. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.
- •42. Вода в природе. Свойства воды.
- •43. Растворы. Процесс растворения.
- •44. Способы выражения состава растворов.
- •45. Растворимость. Закон Генри.
- •46. Закон распределения. Экстракция.
- •47. Осмос. Закон Вант-Гоффа.
- •50. Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации.
- •51. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда.
- •52. Состояние сильных электролитов в растворе. Активность. Ионная сила.
- •53. Свойства кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации.
- •57. Окисленность элементов. Окислительно-восстановительные реакции.
- •60. Электродные потенциалы. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал. Ряд стандартных электродных потенциалов.
- •61. Водородный электрод. Измерение электродных потенциалов.
- •62. Электролиз. Реакции на катоде и аноде при электролизе.
- •64. Законы Фарадея. Применение электролиза.
- •65. Определение и классификация коррозионных процессов.
- •66. Химическая коррозия металлов.
- •67. Электрохимическая коррозия.
- •68. Методы защиты от коррозии.
- •70. Элементы II а подгруппы.
- •71. Элементы III а подгруппы.
- •73. Элементы V а подгруппы.
- •74. Элементы VI а подгруппы.
- •75. Элементы VII а подгруппы. Водород.
- •76. Элементы VIII а подгруппы.
- •78. Химия d-элементов I и II группы периодической системы.
- •79. Элементы III б подгруппы.
- •80. Переходные металлы IV б – VII б подгрупп.
42. Вода в природе. Свойства воды.
Вода́ (оксид водорода) — химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета (в малом объёме), запаха и вкуса (при нормальных условиях). Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд).
Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).
Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.
Физические свойства
Вода в нормальных атмосферных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами. Это объясняется особыми характеристиками слагающих молекулы атомов и присутствием связей между ними. Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45°, и эта конфигурация строго сохраняется. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды является активным диполем, где кислородная сторона отрицательна, а водородная положительна. В результате молекулы воды притягиваются своими противоположными полюсами, и образуют полярные связи, на разрыв которых требуется много энергии[2]. В составе каждой молекулы Ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, в результате чего он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома кислорода соседней молекулы, образуя водородную связь с другой молекулой. Каждая молекула связана с четырьмя другими посредством водородных связей — две из них образует атом кислорода и две атомы водорода[2]. Комбинация этих связей между молекулами воды — полярной и водородной и определяет очень высокую температуру её кипения и удельную теплоты парообразования[2]. В результате этих связей в водной среде возникает давление в 15-20 тыс. атмосфер, которое и объясняет причину трудносжимаемости воды, так при увеличении атмосферного давления на 1 бар, вода сжимается на 0,00005 доли её начального объёма[2].
Структуры воды и льда между собой очень похожи[2]. В воде как и во льду молекулы стараются расположиться в определённом порядке — образовать структуру, однако тепловое движение этому препятствует. При температуре перехода в твёрдое состояние тепловое движение молекул более не препятствует образованию структуры, и молекулы воды упорядочиваются, в процессе этого объёмы пустот между молекулами увеличиваются и общая плотность воды падает, что и объясняет причину меньшей плотности воды в фазе льда. При испарении, напротив, рвутся все связи. Разрыв связей требует много энергии, отчего у воды самая большая удельная теплоёмкость среди прочих жидкостей и твёрдых веществ. Для того чтобы нагреть один литр воды на один градус, требуется затратить 4,1868 кДж энергии. Благодаря этому свойству вода нередко используется как теплоноситель. Однако удельная теплоёмкость воды, в отличие от других веществ непостоянна: при нагреве от 0 до 35 градусов Цельсия её удельная теплоёмкость падает, в то время как у других веществ она постоянна при изменении температуры. Помимо большой удельной теплоёмкости, вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг) и парообразования (2250 кДж/кг).
Вода обладает также высоким поверхностным натяжением среди жидкостей, уступая в этом только ртути[3][4][5][6]. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.
По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.
Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде.[7] Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.
Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности.
Капля, ударяющаяся о поверхность воды
Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) и гидроксильных ионов HO− составляет 0,1 мкмоль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.
Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.