Вода, как химическое соединение

1. Химический состав и строение молекулы воды.

В 1783 году был открыт состав воды физиком Лавуазье.(Н₂О);

1805г. – открыто строение воды.

Электронные облака молекул воды расположены в форме неправильного тетраэдра. Атом кислорода оказывается при этом в центре, а два атома водорода – в противоположных углах одной из граней куба. У гол между ними составляет 104⁰ 31. Два из восьми электронов расположены около ядра, два других связаны с атомами водорода, а две неподеленные пары электронов образуют ветви, расположенные в противоположном направлении по отношению к электронным облакам водородов.

Вода – ²Н ¹⁶О;

Изотопы воды – ²Н ¹⁷О (0,04% в природе); ³Н ¹⁸О(0,2% в природе).

1. Если электроны движутся в одном направлении – это пара-вода.

2. Если электроны движутся в разных направлениях – это орто-вода.

Если бы молекулы воды не имели отрицательно заряженных ветвей электронного облака и дипольных моментов, они не могли бы взаимодействовать друг с другом.

2. Водородные взаимодействия.

Водородные связи – связи, которые образуются между положительно заряженными атомами водорода одной молекулы и отрицательно заряженными атомами другой молекулы.(кислород, азот, фтор, фосфор).

В озникновение водородной связи объясняется свойством атома водорода взаимодействовать с сильно электроотрицательным элементом(с кислородом другой молекулы воды). Такая особенность водородного атома обусловливается тем, что, отдавая свой единственный электрон на образование ковалентной связи с кислородом, он остается в виде ядра очень малого размера, почти лишенного электронной оболочки. Поэтому он не испытывает отталкивания от электронной оболочки кислорода другой молекулы воды, а, наоборот, притягивается ею и может вступить с нею во взаимодействие. Наибольшая устойчивость у удвоенных молекул (Н₂О)₂, образование которых сопровождается возникновением 2-х водородных связей.

Согласно методу электронных орбиталей водородная связь образуется за счет дисперсионных сил, ковалентной связи и электростатического взаимодействия.

3. Агрегатные состояния воды.

1.Жидкая вода:

– в воде существуют элементы упорядоченности, между которыми расположены отдельные молекулы воды

– хаотичное расположение молекул

2.Лед(0⁰ С) – кристаллическая структура, нет упорядоченного строения.

При образовании кристаллической структуры между молекулами воды образуются пустоты с размером больше молекулы воды. Плотность льда ниже плотности воды, вода при замерзании расширяется.

Модификации льда(14шт.):

– Если вода замерзает при повышенном давлении, образуется лед повышенной плотности, плотнее жидкой воды.

– При t=–120⁰C вода становится сверх вязкой и тягучей как вата.

– При охлаждении до -130⁰С вода теряет кристаллическую структуру и становится аморфной, превращается в стекловидную массу.

– абсолютно чистая вода при t=-38⁰C. Ниже этой температуры вода кристаллизуется.

Горячая вода замерзает быстрее холодно – эффект Мкемба.

3. Газообразное состояние. Для перевода воды из жидкого в газообразное состояние необходимо преодолеть силы межмолекулярного взаимодействия. Работа испарения – работа по преодолению межмолекулярных взаимодействий, характеризующаяся теплотой испарения. У воды по сравнению с другими жидкостями максимальная теплота испаренияи максимальная теплота плавления.