Wasser ist das häufigste Lösungsmittel auf dem Planeten Erde, was weitgehend die Natur der terrestrischen Chemie als Wissenschaft bestimmt. Der größte Teil der Chemie begann in ihren Anfängen als Wissenschaft genau als die Chemie wässriger Lösungen von Substanzen. Es wird manchmal als Ampholyt angesehen – sowohl als Säure als auch als Base (H-Kation + OH-Anion –). In Abwesenheit von Fremdstoffen im Wasser ist die Konzentration von Hydroxidionen und Wasserstoffionen (oder Hydroniumionen) gleich.

Wasser ist eine chemisch recht aktive Substanz. Es reagiert mit vielen Stoffen der organischen und anorganischen Chemie.

1) Wasser reagiert mit vielen Metallen unter Freisetzung von Wasserstoff:

2Na + 2H 2 O \u003d H 2 + 2NaOH (stürmisch)

2K + 2H 2 O = H 2 + 2KOH (heftig)

3Fe + 4H 2 O = 4H 2 + Fe 3 O 4 (nur bei Erwärmung)

An solchen Redoxreaktionen können nicht alle, sondern nur ausreichend aktive Metalle teilnehmen. Am leichtesten reagieren Alkali- und Erdalkalimetalle der Gruppen I und II.

Aus Nichtmetalle Beispielsweise reagieren Kohlenstoff und seine Wasserstoffverbindung (Methan) mit Wasser. Diese Substanzen sind viel weniger aktiv als Metalle, können aber dennoch bei hohen Temperaturen mit Wasser reagieren:

C + H 2 O \u003d H 2 + CO (bei starker Erwärmung)

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 (bei starker Erwärmung)

2) Elektrolyse. Wasser zerfällt unter Einwirkung von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. Es ist auch eine Redoxreaktion, bei der Wasser sowohl ein Oxidationsmittel als auch ein Reduktionsmittel ist.

3) Wasser reagiert mit vielen Nichtmetalloxiden. Im Gegensatz zu den vorherigen sind diese Reaktionen keine Redox-, sondern zusammengesetzte Reaktionen:

SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3

4) Einige Metalloxide können auch mit Wasser reagieren:

CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2

Nicht alle Metalloxide können mit Wasser reagieren. Einige von ihnen sind in Wasser praktisch unlöslich und reagieren daher nicht mit Wasser. Wir sind solchen Oxiden bereits begegnet. Dies sind ZnO, TiO 2 , Cr 2 O 3 , aus denen beispielsweise wasserfeste Lacke hergestellt werden. Auch Eisenoxide sind in Wasser unlöslich und reagieren nicht damit.

5) Wasser bildet zahlreiche Verbindungen, in denen sein Molekül vollständig erhalten bleibt. Dies sind die sogenannten Hydrate. Wenn das Hydrat kristallin ist, wird es genannt kristallines Hydrat. Zum Beispiel:

CuSO 4 + 5H 2 O \u003d CuSO 4 * 5H 2 O (kristallines Hydrat (Kupfersulfat))

Hier sind weitere Beispiele für die Hydratbildung:

H 2 SO 4 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 * H 2 O (Schwefelsäurehydrat)

NaOH + H 2 O \u003d NaOH * H 2 O (Ätznatronhydrat)

Als Trockenmittel werden Verbindungen eingesetzt, die Wasser zu Hydraten und kristallinen Hydraten binden. Entfernen Sie mit ihrer Hilfe beispielsweise Wasserdampf aus feuchter atmosphärischer Luft.

6) Photosynthese. Eine besondere Reaktion von Wasser ist die Stärkesynthese durch Pflanzen (C 6 H 10 O 5) n und andere ähnliche Verbindungen (Kohlenhydrate), die unter Freisetzung von Sauerstoff entstehen:

6n CO 2 + 5n H 2 O \u003d (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (unter Lichteinwirkung)

7) Hydratationsreaktionen in der organischen Chemie (Addition von Wasser an Kohlenwasserstoffmoleküle). Zum Beispiel:

C 2 H 4 + H 2 O \u003d C 2 H 5 OH

Wasser (Wasserstoffoxid) ist eine binäre anorganische Verbindung mit der chemischen Formel H 2 O. Das Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, die durch eine kovalente Bindung miteinander verbunden sind.

Wasserstoffperoxid.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasser werden durch die chemische, elektronische und räumliche Struktur der H 2 O-Moleküle bestimmt.

Die H- und O-Atome im H 2 O-Molekül befinden sich in ihren stabilen Oxidationsstufen, jeweils +1 und –2; daher weist Wasser keine ausgeprägten oxidierenden oder reduzierenden Eigenschaften auf. Bitte beachten Sie: In Metallhydriden befindet sich Wasserstoff in der Oxidationsstufe -1.

Das H 2 O-Molekül hat eine eckige Struktur. HO-Bindungen sind sehr polar. Es gibt eine überschüssige negative Ladung am O-Atom und überschüssige positive Ladungen an den H-Atomen. Im Allgemeinen ist das H 2 O-Molekül polar, d. h. Dipol. Dies erklärt die Tatsache, dass Wasser ein gutes Lösungsmittel für ionische und polare Substanzen ist.

Das Vorhandensein von überschüssigen Ladungen an H- und O-Atomen sowie nicht geteilten Elektronenpaaren an O-Atomen führt zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen, wodurch sie zu Assoziaten kombiniert werden. Die Existenz dieser Mitarbeiter erklärt die ungewöhnlich hohen Werte von mp. usw. kippen. Wasser.

Neben der Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen resultiert aus der gegenseitigen Beeinflussung der H 2 O-Moleküle deren Selbstionisierung:
in einem Molekül kommt es zu einem heterolytischen Bruch der polaren O-H-Bindung, und das freigesetzte Proton verbindet sich mit dem Sauerstoffatom eines anderen Moleküls. Das resultierende Hydroxoniumion H 3 O + ist im Wesentlichen ein hydratisiertes Wasserstoffion H + H 2 O, daher wird die Wasser-Selbstionisierungsgleichung wie folgt vereinfacht:

H 2 O ↔ H + + OH -

Die Dissoziationskonstante von Wasser ist extrem klein:

Dies weist darauf hin, dass Wasser sehr leicht in Ionen dissoziiert und daher die Konzentration an undissoziierten H 2 O-Molekülen nahezu konstant ist:

In reinem Wasser ist [H + ] = [OH – ] = 10 –7 Mol/l. Dies bedeutet, dass Wasser ein sehr schwacher amphoterer Elektrolyt ist, der weder saure noch basische Eigenschaften in nennenswertem Maße aufweist.
Wasser wirkt jedoch stark ionisierend auf die darin gelösten Elektrolyte. Unter der Wirkung von Wasserdipolen werden polare kovalente Bindungen in den Molekülen gelöster Stoffe in ionische umgewandelt, Ionen werden hydratisiert, die Bindungen zwischen ihnen werden geschwächt, was zu einer elektrolytischen Dissoziation führt. Zum Beispiel:
HCl + H 2 O – H 3 O + + Cl –

(starker Elektrolyt)

(oder ohne Hydratation: HCl → H + + Cl -)

CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H + (schwacher Elektrolyt)

(oder CH 3 COOH ↔ CH 3 COO - + H +)

Gemäß der Bronsted-Lowry-Theorie der Säuren und Basen weist Wasser bei diesen Prozessen die Eigenschaften einer Base (Protonenakzeptor) auf. Nach der gleichen Theorie wirkt Wasser als Säure (Protonenspender) bei Reaktionen beispielsweise mit Ammoniak und Aminen:

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 + + OH –

CH 3 NH 2 + H 2 O ↔ CH 3 NH 3 + + OH -

Redoxreaktionen mit Wasser

I. Reaktionen, bei denen Wasser die Rolle eines Oxidationsmittels spielt

Diese Reaktionen sind nur mit starken Reduktionsmitteln möglich, die in der Lage sind, die in den Wassermolekülen enthaltenen Wasserstoffionen zu freiem Wasserstoff zu reduzieren.

1) Wechselwirkung mit Metallen

a) Unter normalen Bedingungen wechselwirkt H 2 O nur mit Alkali. und Erdalkali. Metalle:

2Na + 2H + 2 O \u003d 2NaOH + H 0 2

Ca + 2H + 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 0 2

b) Bei hohen Temperaturen reagiert H 2 O auch mit einigen anderen Metallen, zum Beispiel:

Mg + 2H + 2 O \u003d Mg (OH) 2 + H 0 2

3Fe + 4H + 2 O \u003d Fe 2 O 4 + 4H 0 2

c) Al und Zn verdrängen in Gegenwart von Alkalien H 2 aus Wasser:

2Al + 6H + 2 O + 2NaOH \u003d 2Na + 3H 0 2

2) Wechselwirkung mit Nichtmetallen mit niedrigem EO (Reaktionen finden unter harschen Bedingungen statt)

C + H + 2 O \u003d CO + H 0 2 ("Wassergas")

2P + 6H + 2 O \u003d 2HPO 3 + 5H 0 2

In Gegenwart von Alkalien verdrängt Silizium Wasserstoff aus Wasser:

Si + H + 2 O + 2NaOH \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 0 2

3) Wechselwirkung mit Metallhydriden

NaH + H + 2 O \u003d NaOH + H 0 2

CaH 2 + 2H + 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 0 2

4) Wechselwirkung mit Kohlenmonoxid und Methan

CO + H + 2 O \u003d CO 2 + H 0 2

2CH 4 + O 2 + 2H + 2 O \u003d 2CO 2 + 6H 0 2

Reaktionen werden in der Industrie zur Herstellung von Wasserstoff genutzt.

II. Reaktionen, bei denen Wasser als Reduktionsmittel wirkt

Diese Reaktionen sind nur mit sehr starken Oxidationsmitteln möglich, die in der Lage sind, Sauerstoff CO CO -2, der Bestandteil von Wasser ist, zu freiem Sauerstoff O 2 oder zu Peroxidanionen 2- zu oxidieren. In einem Ausnahmefall (bei Reaktion mit F 2) wird mit c o Sauerstoff gebildet. +2.

1) Wechselwirkung mit Fluor

2F 2 + 2H 2 O -2 \u003d O 0 2 + 4HF

2F 2 + H 2 O -2 \u003d O +2 F 2 + 2HF

2) Wechselwirkung mit atomarem Sauerstoff

H 2 O -2 + O \u003d H 2 O - 2

3) Wechselwirkung mit Chlor

Bei hoher T tritt eine reversible Reaktion auf

2Cl 2 + 2H 2 O -2 \u003d O 0 2 + 4HCl

III. Reaktionen der intramolekularen Oxidation - Reduktion von Wasser.

Unter Einwirkung von elektrischem Strom oder hoher Temperatur kann Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden:

2H + 2 O -2 \u003d 2H 0 2 + O 0 2

Die thermische Zersetzung ist ein reversibler Prozess; der Grad der thermischen Zersetzung von Wasser ist gering.

Hydratationsreaktionen

I. Hydratation von Ionen. Ionen, die während der Dissoziation von Elektrolyten in wässrigen Lösungen gebildet werden, binden eine bestimmte Anzahl von Wassermolekülen und liegen in Form von hydratisierten Ionen vor. Einige Ionen gehen so starke Bindungen mit Wassermolekülen ein, dass ihre Hydrate nicht nur in Lösung, sondern auch im festen Zustand existieren können. Dies erklärt die Bildung von kristallinen Hydraten wie CuSO4 · 5H 2 O, FeSO 4 · 7H 2 O usw. sowie von Wasserkomplexen: CI 3 , Br 4 usw.

II. Hydratation von Oxiden

III. Hydratation von organischen Verbindungen mit Mehrfachbindungen

Hydrolysereaktionen

I. Hydrolyse von Salzen

Reversible Hydrolyse:

a) nach dem Salzkation

Fe 3+ + H 2 O \u003d FeOH 2+ + H +; (saures Milieu. pH

b) durch Salzanion

CO 3 2- + H 2 O \u003d HCO 3 - + OH -; (alkalisches Milieu. pH > 7)

c) durch das Kation und durch das Anion des Salzes

NH 4 + + CH 3 COO - + H 2 O \u003d NH 4 OH + CH 3 COOH (Umgebung nahezu neutral)

Irreversible Hydrolyse:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 ↓ + 3H 2 S

II. Hydrolyse von Metallkarbiden

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 ↓ + 3CH 4 Netan

CaC 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2 Acetylen

III. Hydrolyse von Siliziden, Nitriden, Phosphiden

Mg 2 Si + 4H 2 O \u003d 2Mg (OH) 2 ↓ + SiH 4 Silan

Ca 3 N 2 + 6H 2 O \u003d ZCa (OH) 2 + 2NH 3 Ammoniak

Cu 3 P 2 + 6H 2 O \u003d ZCu (OH) 2 + 2PH 3 Phosphin

IV. Hydrolyse von Halogenen

Cl 2 + H 2 O \u003d HCl + HClO

Br 2 + H 2 O \u003d HBr + HBrO

V. Hydrolyse organischer Verbindungen

Klassen organischer Substanzen	Hydrolyseprodukte (organisch)
Halogenalkane (Alkylhalogenide)
Arylhalogenide
Dihaloalkane	Aldehyde oder Ketone
Metallalkoholate
Carbonsäurehalogenide	Carbonsäuren
Anhydride von Carbonsäuren	Carbonsäuren
Ester von Carbonsäuren	Carbonsäuren und Alkohole
	Glycerin und höhere Carbonsäuren
Di- und Polysaccharide	Monosaccharide
Peptide und Proteine	α-Aminosäuren
Nukleinsäuren

Jeder sollte die Eigenschaften des Wassers kennen – denn sie bestimmen maßgeblich unser Leben und uns selbst als solches …

Chemische und physikalische Eigenschaften von Wasser in flüssigem Zustand - Begriffe, Definitionen und Kommentare

Genau genommen werden wir in diesem Artikel nicht nur kurz betrachtenchemische und physikalische Eigenschaften von flüssigem Wasser,sondern auch die ihm insgesamt innewohnenden Eigenschaften als solche.

Sie können mehr über die Eigenschaften von Wasser im festen Zustand in unserem Artikel lesen - EIGENSCHAFTEN VON WASSER IM FESTEN ZUSTAND (lesen →).

Wasser- eine superwichtige Substanz für unseren Planeten. Ohne ihn ist kein Leben auf der Erde möglich, kein einziger geologischer Prozess findet ohne ihn statt. Der große Wissenschaftler und Denker Vladimir Ivanovich Vernadsky schrieb in seinen Werken, dass es keine solche Komponente gibt, deren Wert "mit ihr in Bezug auf ihren Einfluss auf den Verlauf der wichtigsten, beeindruckendsten geologischen Prozesse verglichen werden könnte". Wasser ist nicht nur im Körper aller Lebewesen unseres Planeten vorhanden, sondern auch in allen Substanzen auf der Erde - in Mineralien, in Gesteinen ... Das Studium der einzigartigen Eigenschaften von Wasser enthüllt uns immer mehr Geheimnisse, stellt uns fest neue Geheimnisse und wirft neue Herausforderungen.

Anomale Eigenschaften des Wassers

Viele Physikalische und chemische Eigenschaften von Wasserüberraschen und fallen aus den allgemeinen Regeln und Mustern heraus und sind abnormal, zum Beispiel:

• In Übereinstimmung mit den Gesetzen des Ähnlichkeitsprinzips können wir im Rahmen von Wissenschaften wie Chemie und Physik Folgendes erwarten:
  • Wasser wird bei minus 70°С kochen und bei minus 90°С gefrieren;
  • Wasser es wird nicht von der Spitze des Wasserhahns tropfen, sondern in einem dünnen Strahl fließen;
  • Eis sinkt eher, als dass es auf der Oberfläche schwimmt;
  • im Glas Wasser mehr als ein paar Zuckerkörner würden sich nicht auflösen.
• Fläche Wasser hat ein negatives elektrisches Potential;
• Beim Erhitzen von 0°C auf 4°C (3,98°C um genau zu sein) zieht sich Wasser zusammen;
• Die überraschend hohe Wärmekapazität von Wasser flüssigen Zustand;

Wie oben erwähnt, listen wir in diesem Material die wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasser auf und kommentieren einige davon kurz.

Physikalische Eigenschaften von Wasser

PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN sind Eigenschaften, die außerhalb chemischer Reaktionen auftreten.

Reinheit

Die Reinheit des Wassers hängt vom Vorhandensein von Verunreinigungen, Bakterien, Schwermetallsalzen ... ab, um sich mit der Interpretation des Begriffs CLEAR WATER gemäß unserer Website vertraut zu machen, müssen Sie den Artikel lesen REINES WASSER (lesen →) .

Farbe

Farbe Wasser– hängt von der chemischen Zusammensetzung und mechanischen Verunreinigungen ab

Nehmen wir zum Beispiel die Definition von "Colors of the Sea", die von der "Great Soviet Encyclopedia" gegeben wird.

Die Farbe des Meeres. Die Farbe, die das Auge wahrnimmt, wenn der Betrachter auf die Meeresoberfläche blickt Die Farbe des Meeres hängt von der Farbe des Meerwassers, der Farbe des Himmels, der Anzahl und Art der Wolken, der Höhe der Sonne über dem Meer ab Horizont und andere Gründe.

Das Konzept der Farbe des Meeres sollte von dem Konzept der Farbe des Meerwassers unterschieden werden. Unter der Farbe von Meerwasser versteht man die Farbe, die das Auge wahrnimmt, wenn man Meerwasser senkrecht über einem weißen Hintergrund betrachtet. Nur ein kleiner Teil der darauf fallenden Lichtstrahlen wird von der Meeresoberfläche reflektiert, der Rest dringt tief hinein, wo sie von Wassermolekülen, Schwebstoffen und winzigen Gasbläschen absorbiert und gestreut werden. Die vom Meer reflektierten und austretenden Streustrahlen erzeugen die C. m. Wassermoleküle streuen vor allem die blauen und grünen Strahlen. Schwebeteilchen streuen alle Strahlen nahezu gleichmäßig. Daher erscheint Meerwasser mit einer geringen Menge an Suspensionen blaugrün (die Farbe der offenen Teile der Ozeane) und mit einer erheblichen Menge an Suspensionen - gelbgrün (z. B. Ostsee). Die theoretische Seite der Lehre des C. m. wurde von V. V. Shuleikin und C. V. Raman entwickelt.

Große sowjetische Enzyklopädie. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. 1969-1978

Geruch

Geruch Wasser– Reines Wasser ist normalerweise geruchlos.

Transparenz

Transparenz Wasser- hängt von den darin gelösten Mineralstoffen und dem Gehalt an mechanischen Verunreinigungen, organischen Stoffen und Kolloiden ab:

TRANSPARENZ VON WASSER - die Fähigkeit von Wasser, Licht zu übertragen. Gewöhnlich gemessen durch die Secchi-Scheibe. Sie hängt hauptsächlich von der Konzentration der im Wasser suspendierten und gelösten organischen und anorganischen Stoffe ab. Durch anthropogene Verschmutzung und Eutrophierung von Gewässern kann sie stark abnehmen.

Ökologisches Lexikon. - Chisinau I.I. Opa. 1989

TRANSPARENZ VON WASSER - die Fähigkeit von Wasser, Lichtstrahlen zu übertragen. Dies hängt von der Dicke der von den Strahlen durchdrungenen Wasserschicht, dem Vorhandensein von Schwebstoffen, gelösten Stoffen usw. ab. Im Wasser werden rote und gelbe Strahlen stärker absorbiert, violette Strahlen dringen tiefer ein. Nach dem Grad der Transparenz werden die Gewässer in der Reihenfolge ihrer Abnahme unterschieden:

• transparent;
• leicht opaleszierend;
• schillernd;
• leicht bewölkt;
• bewölkt;
• sehr wolkig.

Wörterbuch der Hydrogeologie und Ingenieurgeologie. - M.: Gostoptechizdat. 1961

Geschmack

Der Geschmack von Wasser hängt von der Zusammensetzung der darin gelösten Stoffe ab.

Wörterbuch der Hydrogeologie und Ingenieurgeologie

Der Geschmack von Wasser ist eine Eigenschaft des Wassers, die von den darin gelösten Salzen und Gasen abhängt. Es gibt Tabellen mit fühlbaren Konzentrationen von in Wasser gelösten Salzen (in mg/l), beispielsweise die folgende Tabelle (nach Mitarbeiter).

Temperatur

Schmelzpunkt von Wasser:

SCHMELZPUNKT - Die Temperatur, bei der eine Substanz von fest zu flüssig wird. Der Schmelzpunkt eines Feststoffs ist gleich dem Gefrierpunkt einer Flüssigkeit, zum Beispiel ist der Schmelzpunkt von Eis, 0°C, gleich dem Gefrierpunkt von Wasser.

Siedepunkt von Wasser : 99,974 °C

Wissenschaftliches und technisches Lexikon

SIEDEPUNKT, die Temperatur, bei der ein Stoff von einem Zustand (Phase) in einen anderen übergeht, d. h. von Flüssigkeit zu Dampf oder Gas. Der Siedepunkt steigt mit steigendem Außendruck und sinkt mit sinkendem Druck. Er wird üblicherweise bei einem Normaldruck von 1 Atmosphäre (760 mm Hg) gemessen Der Siedepunkt von Wasser bei Normaldruck beträgt 100 °C.

Wissenschaftliches und technisches Lexikon.

Tripelpunkt des Wassers

Tripelpunkt von Wasser: 0,01 °C, 611,73 Pa;

Wissenschaftliches und technisches Lexikon

DREIPUNKT, Temperatur und Druck, bei dem alle drei Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig) gleichzeitig existieren können. Für Wasser liegt der Tripelpunkt bei einer Temperatur von 273,16 K und einem Druck von 610 Pa.

Wissenschaftliches und technisches Lexikon.

Oberflächenspannung von Wasser

Oberflächenspannung von Wasser - bestimmt die Stärke der Adhäsion von Wassermolekülen aneinander, zum Beispiel hängt von diesem Parameter ab, wie dieses oder jenes Wasser vom menschlichen Körper aufgenommen wird.

Adhäsion und Kohäsion von Wasser

Adhäsion und Kohäsion sind Eigenschaften, die die "Klebrigkeit von Wasser" an anderen Materialien bestimmen. Die Adhäsion bestimmt die „Klebrigkeit“ von Wasser an anderen Stoffen, und die Kohäsion ist die Klebrigkeit von Wassermolekülen zueinander.

Kapillarität

Kapillarität ist die Eigenschaft von Wasser, die Wasser in porösen Materialien vertikal aufsteigen lässt. Diese Eigenschaft wird durch andere Eigenschaften des Wassers wie Oberflächenspannung, Adhäsion und Kohäsion realisiert.

Härte des Wassers

Wasserhärte - bestimmt durch die Menge des Salzgehalts, lesen Sie mehr in den Materialien HARTES WASSER – WAS IST DAS (lesen →) und WASSERMINERALISIERUNG (lesen →).

Wortschatz der Marine

WASSERHÄRTE (Steifigkeit des Wassers) - eine Eigenschaft des Wassers, die durch den Gehalt an darin gelösten Erdalkalimetallsalzen ausgeblutet ist, Kap. Arr. Calcium und Magnesium (in Form von Bicarbonatsalzen - Bicarbonate) und Salze starker Mineralsäuren - Schwefel- und Salzsäure. Die Wasserhärte wird in speziellen Einheiten gemessen, den sogenannten. Härtegrade. Der Härtegrad ist der Gewichtsgehalt an Calciumoxid (CaO), gleich 0,01 g in 1 Liter Wasser. Hartes Wasser ist für die Beschickung von Kesseln ungeeignet, da es zur starken Kalkbildung an deren Wänden beiträgt, die zum Durchbrennen der Kesselrohre führen kann. Kessel mit großen Kapazitäten und besonders hohen Drücken müssen mit vollständig gereinigtem Wasser gespeist werden (Kondensat aus Dampfmaschinen und Turbinen, gereinigt durch Filter von Ölverunreinigungen sowie in speziellen Verdampfern aufbereitetes Destillat).

Samoilov KI Marine Dictionary. - M.-L.: Staatlicher Marineverlag der NKVMF der UdSSR, 1941

Wissenschaftliches und technisches Lexikon

WASSERHÄRTE, die Unfähigkeit von Wasser, Schaum mit Seife zu bilden, aufgrund von darin gelösten Salzen, hauptsächlich Calcium und Magnesium.

Kalk in Kesseln und Rohren entsteht durch das Vorhandensein von gelöstem Calciumcarbonat im Wasser, das bei Kontakt mit Kalkstein in das Wasser gelangt. In heißem oder kochendem Wasser schlägt sich Calciumcarbonat als harter Kalkbelag auf Oberflächen im Inneren von Boilern nieder. Calciumcarbonat verhindert auch das Schäumen von Seife. Der Ionenaustauscherbehälter (3) ist mit Granulat gefüllt, das mit natriumhaltigen Stoffen beschichtet ist. mit denen das Wasser in Berührung kommt. Natriumionen, die aktiver sind, ersetzen Calciumionen.Da Natriumsalze auch beim Kochen löslich bleiben, bildet sich kein Kalk.

Wissenschaftliches und technisches Lexikon.

Wasserstruktur

unter der Struktur Wasser bezeichnet eine bestimmte Anordnung von Wassermolekülen zueinander. Dieses Konzept wird aktiv in der Theorie des Strukturierten verwendet Wasser- Lesen Sie unseren Artikel STRUKTURIERTES WASSER - GRUNDKONZEPTE (lesen →).

Wassermineralisierung

Mineralisierung Wasser:

Ökologisches Lexikon

MINERALISIERUNG VON WASSER - Sättigung von Wasser anorganisch. darin enthaltene (mineralische) Substanzen in Form von Ionen und Kolloiden; die Gesamtmenge an anorganischen Salzen, die hauptsächlich in Süßwasser enthalten sind, der Mineralisierungsgrad wird normalerweise in mg / l oder g / l (manchmal in g / kg) ausgedrückt.

Ökologisches Lexikon. - Chisinau: Hauptausgabe der Moldauischen Sowjetischen Enzyklopädie. ich.ich Opa. 1989

Viskosität von Wasser

Viskosität von Wasser - charakterisiert den inneren Widerstand von Flüssigkeitspartikeln gegen ihre Bewegung:

Geologisches Wörterbuch

Die Viskosität von Wasser (Flüssigkeit) ist eine Eigenschaft einer Flüssigkeit, die das Auftreten einer Reibungskraft während der Bewegung verursacht. Es ist ein Faktor, der Bewegungen von Wasserschichten, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, auf Schichten mit niedrigerer Geschwindigkeit überträgt. Die Viskosität von Wasser hängt von der Temperatur und Konzentration der Lösung ab. Physikalisch wird es durch den Koeffizienten geschätzt. Viskosität, die in einer Reihe von Formeln für die Bewegung von Wasser enthalten ist.

Geologisches Wörterbuch: in 2 Bänden. - M.: Nedra. Herausgegeben von K. N. Paffengolts et al., 1978

Es gibt zwei Arten von Viskosität Wasser:

• Dynamische Viskosität von Wasser – 0,00101 Pa·s (bei 20°C).
• Die kinematische Viskosität von Wasser beträgt 0,01012 cm 2 /s (bei 20°C).

Kritischer Punkt des Wassers

kritischer Punkt Wasser bezeichnet seinen Zustand bei einem bestimmten Verhältnis von Druck und Temperatur, wenn seine Eigenschaften im gasförmigen und flüssigen Zustand (gasförmige und flüssige Phase) gleich sind.

Kritischer Wasserpunkt: 374°C, 22.064 MPa.

Die Dielektrizitätskonstante

Die Dielektrizitätskonstante ist im Allgemeinen ein Koeffizient, der angibt, wie stark die Wechselwirkungskraft zwischen zwei Ladungen in einem Vakuum größer ist als in einem bestimmten Medium.

Bei Wasser ist dieser Wert ungewöhnlich hoch und bei statischen elektrischen Feldern 81.

Wärmekapazität von Wasser

Wärmekapazität Wasser- Wasser hat eine überraschend hohe Wärmekapazität:

Ökologisches Lexikon

Wärmekapazität ist die Eigenschaft von Stoffen, Wärme aufzunehmen. Sie wird ausgedrückt als die Wärmemenge, die ein Stoff bei einer Erwärmung um 1 °C aufnimmt. Die Wärmekapazität von Wasser beträgt etwa 1 cal/g oder 4,2 J/g. Die Wärmekapazität des Bodens (bei 14,5-15,5°C) reicht (von sandigen bis torfigen Böden) von 0,5 bis 0,6 cal (oder 2,1-2,5 J) pro Volumeneinheit und von 0,2 bis 0,5 cal (oder 0,8-2,1 J ) pro Masseneinheit (g).

Ökologisches Lexikon. - Alma-Ata: "Wissenschaft". BA Bykow. 1983

Wissenschaftliches und technisches Lexikon

SPEZIFISCHE WÄRMEKAPAZITÄT (Symbol c), die Wärme, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 kg einer Substanz um 1 K zu erhöhen. Es wird in J / K.kg gemessen (wobei J JOUL ist). Stoffe mit hoher spezifischer Wärme, wie z. B. Wasser, benötigen mehr Energie, um die Temperatur zu erhöhen, als Stoffe mit niedriger spezifischer Wärme.

Wissenschaftliches und technisches Lexikon.

Wärmeleitfähigkeit von Wasser

Die Wärmeleitfähigkeit einer Substanz bezieht sich auf ihre Fähigkeit, Wärme von ihren heißeren Teilen zu ihren kälteren Teilen zu leiten.

Die Wärmeübertragung in Wasser erfolgt entweder auf molekularer Ebene, dh sie wird durch Moleküle übertragen Wasser, oder aufgrund der Bewegung / Bewegung beliebiger Wassermengen - turbulente Wärmeleitfähigkeit.

Die Wärmeleitfähigkeit von Wasser ist temperatur- und druckabhängig.

Flüssigkeit

Unter Fließfähigkeit von Stoffen versteht man ihre Fähigkeit, ihre Form unter Einwirkung von Dauerbelastung oder Dauerdruck zu verändern.

Die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten wird auch durch die Beweglichkeit ihrer Teilchen bestimmt, die im Ruhezustand keine Schubspannungen wahrnehmen können.

Induktivität

Die Induktivität bestimmt die magnetischen Eigenschaften geschlossener elektrischer Stromkreise. Wasser leitet mit Ausnahme einiger Fälle elektrischen Strom und hat daher eine gewisse Induktivität.

Dichte von Wasser

Dichte Wasser- wird durch das Verhältnis von Masse zu Volumen bei einer bestimmten Temperatur bestimmt. Lesen Sie mehr in unserem Material - WAS IST DIE DICHTE VON WASSER (lesen →) .

Komprimierbarkeit von Wasser

Komprimierbarkeit von Wasser– ist sehr klein und hängt vom Salzgehalt des Wassers und vom Druck ab. Für destilliertes Wasser ist es beispielsweise 0,0000490. Unter natürlichen Bedingungen ist Wasser praktisch nicht komprimierbar, bei der industriellen Herstellung für technische Zwecke wird Wasser jedoch stark komprimiert. Zum Beispiel zum Schneiden harter Materialien, darunter auch Metalle.

Elektrische Leitfähigkeit von Wasser

Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser hängt weitgehend von der Menge der darin gelösten Salze ab.

Radioaktivität

Radioaktivität des Wassers- hängt vom Gehalt an Radon darin ab, die Emanation von Radium.

Physikalische und chemische Eigenschaften von Wasser

Wörterbuch der Hydrogeologie und Ingenieurgeologie

PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN VON WASSER - Parameter, die die physikalischen und chemischen Eigenschaften natürlicher Gewässer bestimmen. Dazu gehören Indikatoren für die Wasserstoffionenkonzentration (pH) und das Redoxpotential (Eh).

Wörterbuch der Hydrogeologie und Ingenieurgeologie. - M.: Gostoptechizdat. Zusammengestellt von: A. A. Makkaveev, Herausgeber O. K. Lange. 1961

Löslichkeit

Verschiedene Quellen klassifizieren diese Eigenschaft unterschiedlich – manche beziehen sie auf die physikalischen, andere auf die chemischen Eigenschaften des Stoffes. Daher haben wir es in diesem Stadium den physikalisch-chemischen Eigenschaften von Wasser zugeschrieben, was durch eine der unten angegebenen Definitionen der Löslichkeit bestätigt wird.

Großes enzyklopädisches Wörterbuch

LÖSLICHKEIT - die Fähigkeit einer Substanz in einem Gemisch mit einer oder mehreren anderen Substanzen, Lösungen zu bilden. Ein Maß für die Löslichkeit einer Substanz in einem bestimmten Lösungsmittel ist die Konzentration ihrer gesättigten Lösung bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck. Die Löslichkeit von Gasen ist temperatur- und druckabhängig, die Löslichkeit von flüssigen und festen Körpern praktisch druckunabhängig.

Großes enzyklopädisches Wörterbuch. 2000

Verzeichnis der Straßenbegriffe

Löslichkeit ist die Eigenschaft eines Stoffes (Substanzen), homogene Systeme mit gleicher chemischer Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften zu bilden.

Verzeichnis der Straßenbegriffe, M. 2005

allgemeine Chemie

Löslichkeit - die Eigenschaft gasförmiger, flüssiger und fester Substanzen, in einen gelösten Zustand überzugehen; ausgedrückt durch das Gleichgewichtsmassenverhältnis von gelöstem Stoff und Lösungsmittel bei einer gegebenen Temperatur.

Allgemeine Chemie: A. V. Zholnin Lehrbuch; ed. V. A. Popkova, A. V. Zholnina. 2012

Physikalische Enzyklopädie

Löslichkeit - die Fähigkeit einer Substanz, Lösungen mit anderen Substanzen zu bilden. Sie wird quantitativ durch die Konzentration eines Stoffes in einer gesättigten Lösung charakterisiert. Die Löslichkeit wird physikalisch bestimmt. und chem. die Affinität der Moleküle des Lösungsmittels und des gelösten Stoffes, ein Schnitt wird durch die sogenannte gekennzeichnet. Austauschenergie von Lösungsmolekülen. In der Regel ist die Löslichkeit hoch, wenn die Moleküle des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels ähnliche Eigenschaften haben („Gleiches löst Gleiches“).

Die Abhängigkeit der Löslichkeit von Temperatur und Druck wird nach dem Prinzip von Le Chatelier-Brown ermittelt. Die Löslichkeit nimmt mit zunehmendem Druck zu und durchläuft bei hohen Drücken ein Maximum; Die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten nimmt mit steigender Temperatur ab, während sie in Metallen zunimmt.

Physische Enzyklopädie. In 5 Bänden. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. Chefredakteur A. M. Prochorow. 1988

Säure-Basen-Gleichgewicht (pH-Wert des Wassers)

Das Säure-Basen-Gleichgewicht von Wasser wird durch den pH-Indikator bestimmt, dessen Wert zwischen 0 und 14 variieren kann. Ein Wert von 7 - bestimmt das Säure-Basen-Gleichgewicht von Wasser als neutral, wenn weniger als 7 - saures Wasser, mehr als 7 - alkalisches Wasser.

Redoxpotential von Wasser

Das Redoxpotential von Wasser (ORP) ist die Fähigkeit von Wasser, biochemische Reaktionen einzugehen.

Chemische Eigenschaften von Wasser

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN EINES STOFFES sind Eigenschaften, die als Ergebnis chemischer Reaktionen auftreten.

Nachfolgend sind die Chemischen Eigenschaften von Wasser nach dem Lehrbuch „Grundlagen der Chemie. Internet-Lehrbuch" von A. V. Manuylov, V. I. Rodionov.

Wechselwirkung von Wasser mit Metallen

Wenn Wasser mit den meisten Metallen interagiert, findet eine Reaktion unter Freisetzung von Wasserstoff statt:

• 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (heftig);
• 2K + 2H2O = H2 + 2KOH (heftig);
• 3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (nur bei Erwärmung).

An solchen Redoxreaktionen können nicht alle, sondern nur ausreichend aktive Metalle teilnehmen. Am leichtesten reagieren Alkali- und Erdalkalimetalle der Gruppen I und II.

Wenn Wasser mit Edelmetallen wie Gold, Platin ... interagiert, gibt es keine Reaktion.

Interaktion Wasser mit Nichtmetallen

Unter den Nichtmetallen reagieren beispielsweise Kohlenstoff und seine Wasserstoffverbindung (Methan) mit Wasser. Diese Substanzen sind viel weniger aktiv als Metalle, können aber dennoch bei hohen Temperaturen mit Wasser reagieren:

• C + H2O = H2 + CO (bei starker Erwärmung);
• CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (bei starker Erwärmung).

Interaktion Wasser mit elektrischem Strom

Wenn es einem elektrischen Strom ausgesetzt wird, zerfällt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Es ist auch eine Redoxreaktion, bei der Wasser sowohl ein Oxidationsmittel als auch ein Reduktionsmittel ist.

Wechselwirkung von Wasser mit Nichtmetalloxiden

Wasser reagiert mit vielen Nichtmetalloxiden und einigen Metalloxiden. Dies sind keine Redoxreaktionen, sondern zusammengesetzte Reaktionen:

• SO2 + H2O = H2SO3 (schweflige Säure);
• SO3 + H2O = H2SO4 (Schwefelsäure);
• CO2 + H2O = H2CO3 (Kohlensäure).

Wechselwirkung von Wasser mit Metalloxiden

Einige Metalloxide können auch mit Wasser reagieren.

Wir haben bereits Beispiele für solche Reaktionen gesehen:

CaO + H2O = Ca(OH)2 (Kalziumhydroxid (gelöschter Kalk).

Nicht alle Metalloxide können mit Wasser reagieren. Einige von ihnen sind in Wasser praktisch unlöslich und reagieren daher nicht mit Wasser. Zum Beispiel: ZnO, TiO2, Cr2O3, aus denen zum Beispiel wasserfeste Lacke hergestellt werden. Auch Eisenoxide sind in Wasser unlöslich und reagieren nicht damit.

Hydrate und kristalline Hydrate

Wasser bildet Verbindungen, Hydrate und kristalline Hydrate, in denen das Wassermolekül vollständig erhalten bleibt. .

Zum Beispiel:

• CuSO4 + 5H2O = CuSO4.5H2O;
• CuSO4 - weiße Substanz (wasserfreies Kupfersulfat);
• CuSO4.5H2O - kristallines Hydrat (Kupfersulfat), blaue Kristalle.

Weitere Beispiele für Hydratbildung:

• H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (Schwefelsäurehydrat);
• NaOH + H2O = NaOH.H2O (Ätznatronhydrat).

Als Trockenmittel werden Verbindungen eingesetzt, die Wasser zu Hydraten und kristallinen Hydraten binden. Entfernen Sie mit ihrer Hilfe beispielsweise Wasserdampf aus feuchter atmosphärischer Luft.

Biosynthese

Wasser ist an der Biosynthese beteiligt, wodurch Sauerstoff entsteht:

6n CO 2 + 5n H 2 O \u003d (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (unter Lichteinwirkung)

Fazit

Wir sehen, dass die Eigenschaften des Wassers vielfältig sind und fast alle Aspekte des Lebens auf der Erde abdecken. Wie einer der Wissenschaftler formulierte … ist es notwendig, Wasser auf komplexe Weise zu untersuchen und nicht im Kontext seiner individuellen Erscheinungsformen.

Bei der Vorbereitung des Materials wurden Informationen aus Büchern verwendet- Yu. P. Rassadkina „Gewöhnliches und außergewöhnliches Wasser“, Yu. Ya. Fialkov „Ungewöhnliche Eigenschaften gewöhnlicher Lösungen“, Lehrbuch „Grundlagen der Chemie. Internet-Lehrbuch" von A. V. Manuylov, V. I. Rodionov und anderen.

Wasserstoffoxid (H 2 O), uns allen viel besser bekannt unter dem Namen "Wasser", ohne Übertreibung, ist die Hauptflüssigkeit im Leben von Organismen auf der Erde, weil alle chemischen und biologischen Reaktionen entweder unter Beteiligung von stattfinden Wasser oder in Lösungen.

Wasser ist nach der Luft der zweitwichtigste Stoff für den menschlichen Körper. Eine Person kann nicht länger als 7-8 Tage ohne Wasser leben.

Reines Wasser in der Natur kann in drei Aggregatzuständen vorliegen: in fester Form - in Form von Eis, in Flüssigkeit, eigentlich Wasser, in gasförmiger Form - in Form von Dampf. Kein anderer Stoff in der Natur kann sich einer solchen Vielfalt an Aggregatzuständen rühmen.

Physikalische Eigenschaften von Wasser

• bei n.o. - es ist eine farb-, geruch- und geschmacklose Flüssigkeit;
• Wasser hat eine hohe Wärmekapazität und eine geringe elektrische Leitfähigkeit;
• Schmelzpunkt 0°C;
• Siedepunkt 100 °C;
• die maximale Dichte von Wasser bei 4°C beträgt 1 g/cm 3 ;
• Wasser ist ein gutes Lösungsmittel.

Die Struktur des Wassermoleküls

Das Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom, das mit zwei Wasserstoffatomen verbunden ist, wobei die O-H-Bindungen einen Winkel von 104,5° bilden, während die gemeinsamen Elektronenpaare zum Sauerstoffatom verschoben sind, das im Vergleich zu Wasserstoffatomen daher elektronegativer ist , indem am Sauerstoffatom bzw. an den Wasserstoffatomen eine negative Teilladung gebildet wird - eine positive. Somit kann das Wassermolekül als Dipol betrachtet werden.

Wassermoleküle können untereinander Wasserstoffbrückenbindungen bilden, die von entgegengesetzt geladenen Teilen angezogen werden (Wasserstoffbrückenbindungen sind in der Abbildung durch eine gepunktete Linie dargestellt):

Die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen erklärt die hohe Dichte des Wassers, seine Siede- und Schmelzpunkte.

Die Anzahl der Wasserstoffbrückenbindungen hängt von der Temperatur ab – je höher die Temperatur, desto weniger Bindungen werden gebildet: Im Wasserdampf gibt es nur seine einzelnen Moleküle; im flüssigen Zustand werden Assoziate (H 2 O) n gebildet, im kristallinen Zustand ist jedes Wassermolekül über vier Wasserstoffbrückenbindungen mit Nachbarmolekülen verbunden.

Chemische Eigenschaften von Wasser

Wasser reagiert „freiwillig“ mit anderen Stoffen:

• Wasser reagiert mit Alkali- und Erdalkalimetallen bei n.o.: 2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
• Bei weniger aktiven Metallen und Nichtmetallen reagiert Wasser nur bei hohen Temperaturen: 3Fe + 4H 2 O \u003d FeO → Fe 2 O 3 + 4H 2 C + 2H 2 O → CO 2 + 2H 2
• mit basischen Oxiden bei N.O. Wasser reagiert zu Basen: CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2
• mit Säureoxiden bei n.o.s. Wasser reagiert zu Säuren: CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3
• Wasser ist der Hauptteilnehmer an Hydrolysereaktionen (für weitere Einzelheiten siehe Hydrolyse von Salzen);
• Wasser nimmt an Hydratationsreaktionen teil und fügt organische Substanzen mit Doppel- und Dreifachbindungen hinzu.

Löslichkeit von Stoffen in Wasser

• hochlösliche Stoffe - mehr als 1 g des Stoffes löst sich in 100 g Wasser bei n.a.g.;
• schwer lösliche Substanzen - 0,01-1 g der Substanz löst sich in 100 g Wasser auf;
• praktisch unlösliche Substanzen - weniger als 0,01 g der Substanz lösen sich in 100 g Wasser.

Völlig unlösliche Stoffe kommen in der Natur nicht vor.

11.1. physikalische Auflösung

Wenn eine Substanz ins Wasser gelangt, kann sie:
a) sich in Wasser auflösen, dh auf atommolekularer Ebene damit vermischen;
b) mit Wasser eine chemische Reaktion eingehen;
c) lösen sich nicht auf und reagieren nicht.
Was bestimmt das Ergebnis der Wechselwirkung eines Stoffes mit Wasser? Natürlich von den Eigenschaften des Stoffes und von den Eigenschaften des Wassers.
Beginnen wir mit der Auflösung und überlegen uns, welche Eigenschaften von Wasser und damit interagierenden Stoffen bei diesen Prozessen von größter Bedeutung sind.
Geben Sie in zwei Reagenzgläser eine kleine Portion Naphthalin C 10 H 8 . Gießen Sie Wasser in eines der Reagenzgläser und C 7 H 16 Heptan in das andere (Benzin kann anstelle von reinem Heptan verwendet werden). Naphthalin löst sich in Heptan, aber nicht in Wasser. Prüfen wir, ob sich Naphthalin wirklich in Heptan löste oder damit reagierte. Geben Sie dazu einige Tropfen der Lösung auf das Glas und warten Sie, bis das Heptan verdunstet ist – es bilden sich farblose plättchenförmige Kristalle auf dem Glas. Dass es sich um Naphthalin handelt, erkennt man am charakteristischen Geruch.

Einer der Unterschiede zwischen Heptan und Wasser besteht darin, dass seine Moleküle unpolar sind, während Wassermoleküle polar sind. Außerdem gibt es Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen, aber keine zwischen Heptanmolekülen.

Um Naphthalin in Heptan aufzulösen, ist es erforderlich, schwache intermolekulare Bindungen zwischen Naphthalinmolekülen und schwache intermolekulare Bindungen zwischen Heptanmolekülen aufzubrechen. Beim Auflösen werden zwischen den Molekülen von Naphthalin und Heptan gleich schwache intermolekulare Bindungen gebildet. Der thermische Effekt eines solchen Prozesses ist praktisch Null.
Warum löst sich Naphthalin in Heptan auf? Nur aufgrund des Entropiefaktors (Unordnung wächst im Naphthalin-Heptan-System).

Um Naphthalin in Wasser aufzulösen, ist es notwendig, zusätzlich zu schwachen Bindungen zwischen seinen Molekülen, Wasserstoffbindungen zwischen Wassermolekülen aufzubrechen. In diesem Fall werden keine Wasserstoffbindungen zwischen den Molekülen von Naphthalin und Wasser gebildet. Der Prozess erweist sich als endotherm und energetisch so ungünstig, dass der Entropiefaktor hier nicht weiterhelfen kann.
Und wenn wir anstelle von Naphthalin eine andere Substanz nehmen, deren Moleküle Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen eingehen können, wird sich eine solche Substanz in Wasser auflösen?
Wenn es keine anderen Hindernisse gibt, dann wird es welche geben. Sie wissen zum Beispiel, dass Zucker (Saccharose C 12 H 22 O 11) perfekt in Wasser löslich ist. Wenn Sie sich die Strukturformel von Saccharose ansehen, werden Sie sehen, dass es in ihrem Molekül -O-H-Gruppen gibt, die Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen eingehen können.
Stellen Sie experimentell sicher, dass Saccharose in Heptan schlecht löslich ist, und versuchen Sie selbst zu erklären, warum die Eigenschaften von Naphthalin und Saccharose so unterschiedlich sind.
Die Auflösung von Naphthalin in Heptan und von Saccharose in Wasser heißt physikalische Auflösung.

Nur molekulare Substanzen können sich physikalisch auflösen.

Die anderen Komponenten der Lösung werden aufgerufen gelöste Stoffe.

Die von uns aufgedeckten Gesetzmäßigkeiten gelten auch für Fälle der Auflösung von flüssigen und gasförmigen Stoffen in Wasser (und in den meisten anderen Lösungsmitteln). Wenn alle Stoffe, die die Lösung bilden, vor der Auflösung im gleichen Aggregatzustand waren, dann wird das Lösungsmittel gewöhnlich als der Stoff bezeichnet, der sich mehr in der Lösung befindet. Die Ausnahme von dieser Regel ist Wasser: Es wird normalerweise als Lösungsmittel bezeichnet, auch wenn es weniger als der gelöste Stoff ist.
Der Grund für die physikalische Auflösung eines Stoffes in Wasser kann nicht nur die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülen des gelösten Stoffes und Wasser sein, sondern auch die Bildung anderer Arten von zwischenmolekularen Bindungen. Dies geschieht vor allem beim Auflösen von gasförmigen Stoffen (z. B. Kohlendioxid oder Chlor) in Wasser, bei denen die Moleküle überhaupt nicht aneinander gebunden sind, sowie bei einigen Flüssigkeiten mit sehr schwachen intermolekularen Bindungen (z. B. Brom). Der Energiegewinn wird hier durch die Orientierung von Dipolen (Wassermolekülen) um polare Moleküle oder polare Bindungen im gelösten Stoff erreicht und im Fall von Chlor oder Brom durch die Tendenz, Elektronen an die Chloratome zu binden und Brom, das auch in den Molekülen dieser einfachen Substanzen enthalten ist (mehr Details - in § 11.4).
In all diesen Fällen sind die Substanzen in Wasser viel weniger löslich als bei der Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen.
Wenn das Lösungsmittel aus der Lösung entfernt wird (z. B. wie Sie es im Fall einer Lösung von Naphthalin in Heptan getan haben), wird der gelöste Stoff in einer chemisch unveränderten Form hervortreten.

PHYSIKALISCHE LÖSUNG, LÖSUNGSMITTEL.
1. Erklären Sie, warum Heptan in Wasser unlöslich ist
2. Sagen Sie mir das Zeichen der Wärmewirkung beim Auflösen von Ethylalkohol (Ethanol) in Wasser.
3. Warum ist Ammoniak gut wasserlöslich und Sauerstoff schlecht?
4. Welcher Stoff ist besser wasserlöslich - Ammoniak oder Phosphin (PH 3)?
5. Erklären Sie den Grund für die bessere Löslichkeit von Ozon in Wasser als Sauerstoff.
6. Bestimmen Sie den Massenanteil von Glucose (Traubenzucker, C 6 H 12 O 6) in einer wässrigen Lösung, wenn 120 ml Wasser und 30 g Glucose zu ihrer Herstellung verwendet wurden (nehmen Sie die Dichte von Wasser mit 1 g / ml an). ). Wie hoch ist die Glucosekonzentration in dieser Lösung, wenn die Dichte der Lösung 1,15 g/ml beträgt?
7. Wie viel Zucker (Saccharose) lässt sich aus 250 g Sirup mit einem Massenanteil Wasser von 35 % isolieren?

1. Versuche zur Auflösung verschiedener Substanzen in verschiedenen Lösungsmitteln.
2. Herstellung von Lösungen.

11.2. Chemische Auflösung

Im ersten Absatz haben wir Fälle der Auflösung von Stoffen betrachtet, bei denen die chemischen Bindungen unverändert blieben. Aber das ist nicht immer der Fall.
Geben Sie ein paar Kristalle Natriumchlorid in ein Reagenzglas und fügen Sie Wasser hinzu. Nach einer Weile lösen sich die Kristalle auf. Was ist passiert?
Natriumchlorid ist eine nichtmolekulare Substanz. Der NaCl-Kristall besteht aus Na- und Cl-Ionen. Wenn ein solcher Kristall in das Wasser eintritt, gelangen diese Ionen hinein. Dabei werden Ionenbindungen im Kristall und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen aufgebrochen. Die Ionen, die ins Wasser gelangen, interagieren mit den Wassermolekülen. Im Fall von Chloridionen wird diese Wechselwirkung durch die elektrostatische Anziehung von Dipolwassermolekülen zum Anion begrenzt und im Fall von Natriumkationen nähert sie sich in der Natur der Donor-Akzeptor-Wechselwirkung. Irgendwie sind die Ionen bedeckt Hydratationsschale(Abb. 11.1).

In Form einer Reaktionsgleichung lässt sich dies wie folgt schreiben:

NaCl cr + ( n + m)H 2 O = + A

oder abgekürzt , wo der Index aq bedeutet, dass das Ion hydratisiert. Eine solche Gleichung heißt Ionengleichung.

Sie können auch die "molekulare" Gleichung dieses Prozesses aufschreiben: (dieser Name hat sich erhalten, da angenommen wurde, dass alle Substanzen aus Molekülen bestehen)

Hydratisierte Ionen werden schwächer voneinander angezogen, und die Energie der thermischen Bewegung reicht aus, um zu verhindern, dass diese Ionen zu einem Kristall zusammenkleben.

In der Praxis kann das Vorhandensein von Ionen in einer Lösung leicht bestätigt werden, indem die elektrische Leitfähigkeit von Natriumchlorid, Wasser und der resultierenden Lösung untersucht wird. Sie wissen bereits, dass Natriumchloridkristalle keinen elektrischen Strom leiten, denn obwohl sie geladene Teilchen - Ionen enthalten, sind sie im Kristall "fixiert" und können sich nicht bewegen. Wasser leitet elektrischen Strom sehr schlecht, denn durch Autoprotolyse werden darin zwar Oxonium-Ionen und Hydroxid-Ionen gebildet, aber sehr stark wenig. Im Gegensatz dazu leitet eine Natriumchloridlösung den Strom gut, da viele Ionen darin enthalten sind und sich frei bewegen können, auch unter dem Einfluss einer elektrischen Spannung.
Energie muss aufgewendet werden, um ionische Bindungen in einem Kristall und Wasserstoffbindungen in Wasser aufzubrechen. Wenn Ionen hydratisiert werden, wird Energie freigesetzt. Übersteigen die Energiekosten für den Bindungsbruch die bei der Ionenhydratation freigesetzte Energie, dann Auflösung endotherm, und wenn umgekehrt, dann - exotherm.
Natriumchlorid löst sich in Wasser fast ohne thermische Wirkung, daher erfolgt die Auflösung dieses Salzes nur aufgrund einer Erhöhung der Entropie. Normalerweise wird die Auflösung jedoch von einer merklichen Wärmeabgabe (Na 2 CO 3, CaCl 2, NaOH usw.) oder ihrer Absorption (KNO 3, NH 4 Cl usw.) begleitet, zum Beispiel:

Beim Verdunsten von Wasser aus Lösungen, die durch chemische Auflösung erhalten wurden, werden gelöste Stoffe in chemisch unveränderter Form wieder aus ihnen freigesetzt.

Chemische Auflösung- Auflösung, bei der chemische Bindungen aufgebrochen werden.

Sowohl bei der physikalischen als auch bei der chemischen Auflösung entsteht eine Lösung des gelösten Stoffes, beispielsweise eine Lösung von Zucker in Wasser oder eine Lösung von Natriumchlorid in Wasser. Mit anderen Worten, der gelöste Stoff kann von der Lösung getrennt werden, wenn das Wasser entfernt wird.

HYDRATION SHELL, HYDRATION, CHEMISCHE AUFLÖSUNG.
Nennen Sie drei Ihnen gut bekannte Beispiele für Stoffe, die a) in Wasser löslich sind oder damit reagieren, b) in Wasser unlöslich sind und nicht damit reagieren.
2. Was ist ein Lösungsmittel und was ist ein gelöster Stoff (oder gelöste Stoffe) in den folgenden Lösungen: a) Seifenwasser, b) Essig, c) Wodka, d) Salzsäure, e) Motorradkraftstoff, f) Apotheke "Wasserstoffperoxid". ", g) Sprudelwasser, i) "Brillantgrün", j) Cologne?
Bei Schwierigkeiten Rücksprache mit den Eltern halten.
3. Nennen Sie die Möglichkeiten, wie ein Lösungsmittel aus einer flüssigen Lösung entfernt werden kann.
4. Wie verstehen Sie den Ausdruck „in chemisch unveränderter Form“ im letzten Absatz des ersten Absatzes dieses Kapitels? Welche Veränderungen können an der Substanz durch ihre Auflösung und anschließende Abtrennung aus der Lösung auftreten?
5. Es ist bekannt, dass Fette in Wasser unlöslich sind, sich aber gut in Benzin auflösen. Was lässt sich auf dieser Grundlage über die Struktur von Fettmolekülen sagen?
6. Schreiben Sie die Gleichungen der chemischen Auflösung der folgenden ionischen Substanzen in Wasser auf:
a) Silbernitrat, b) Calciumhydroxid, c) Cäsiumiodid, d) Kaliumcarbonat, e) Natriumnitrit, f) Ammoniumsulfat.
7. Schreiben Sie die Kristallisationsgleichungen der Substanzen aus den in Aufgabe 6 aufgeführten Lösungen auf, wenn Wasser entfernt wird.
8. Wie unterscheiden sich Lösungen, die durch physikalische Auflösung von Stoffen erhalten werden, von Lösungen, die durch chemische Auflösung erhalten werden? Was haben diese Lösungen gemeinsam?
9. Bestimmen Sie die Masse des Salzes, das in 300 ml Wasser gelöst werden muss, um eine Lösung mit einem Massenanteil dieses Salzes von 0,1 zu erhalten. Die Dichte von Wasser beträgt 1 g/ml und die Dichte der Lösung 1,05 g/ml. Wie hoch ist die Salzkonzentration in der resultierenden Lösung, wenn ihr Formelgewicht 101 Tage beträgt?
10. Wie viel Wasser und Bariumnitrat müssen Sie einnehmen, um 0,5 l einer 0,1 M Lösung dieser Substanz herzustellen (Lösungsdichte 1,02 g / ml)?
Versuche über die Auflösung ionischer Substanzen in Wasser.

11.3. gesättigte Lösungen. Löslichkeit

Jede Portion Natriumchlorid (oder eine andere ähnliche Substanz), die in Wasser gegeben wird, würde sich immer vollständig auflösen, abgesehen vom Auflösungsprozess

der umgekehrte Prozess würde nicht ablaufen - der Prozess der Kristallisation der Ausgangssubstanz aus der Lösung:

In dem Moment, in dem der Kristall in Wasser gelegt wird, ist die Geschwindigkeit des Kristallisationsprozesses Null, aber wenn die Konzentration der Ionen in der Lösung zunimmt, steigt sie und wird irgendwann gleich der Auflösungsgeschwindigkeit. Es stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein:

die resultierende Lösung wird als gesättigt bezeichnet.

Als solches Merkmal kann der Massenanteil des gelösten Stoffes, seine Konzentration oder eine andere physikalische Größe, die die Zusammensetzung der Lösung charakterisiert, verwendet werden.
Durch die Löslichkeit in einem bestimmten Lösungsmittel werden alle Substanzen in lösliche, schwerlösliche und praktisch unlösliche unterteilt. Üblicherweise werden praktisch unlösliche Substanzen als einfach unlöslich bezeichnet. Für die bedingte Grenze zwischen löslichen und schwerlöslichen Stoffen gilt eine Löslichkeit von 1 g in 100 g H 2 O ( w 1%) und jenseits der bedingten Grenze zwischen schwerlöslichen und unlöslichen Substanzen - eine Löslichkeit von 0,1 g in 100 g H 2 O ( w 0,1%).
Die Löslichkeit eines Stoffes hängt von der Temperatur ab. Da die Löslichkeit ein Merkmal des Gleichgewichts ist, erfolgt ihre Änderung bei Temperaturänderungen in voller Übereinstimmung mit dem Le-Chatelier-Prinzip, dh bei einer exothermen Auflösung eines Stoffes nimmt seine Löslichkeit mit zunehmender Temperatur ab und bei einer endothermen zu.
Lösungen, in denen unter den gleichen Bedingungen der gelöste Stoff geringer ist als in gesättigten, werden genannt ungesättigt.

GESÄTTIGTE LÖSUNG; UNGESÄTTIGTE LÖSUNG; LÖSLICHKEIT DES STOFFES; LÖSLICHE, SCHWER LÖSLICHE UND LÖSUNGSSTOFFE.

1. Schreiben Sie die Gleichgewichtsgleichungen im System gesättigte Lösung – Sediment für a) Kaliumcarbonat, b) Silbernitrat und c) Calciumhydroxid auf.
2. Bestimmen Sie den Massenanteil von Kaliumnitrat in einer bei 20 ° C gesättigten wässrigen Lösung dieses Salzes, wenn bei der Herstellung einer solchen Lösung 100 g Kaliumnitrat zu 200 g Wasser gegeben wurden und gleichzeitig nach Bei der Herstellung der Lösung lösten sich 36,8 g Kaliumnitrat nicht auf.
3. Ist es möglich, eine wässrige Lösung von Kaliumchromat K 2 CrO 4 bei 20 ° C mit einem Massenanteil der gelösten Substanz von 45% herzustellen, wenn bei dieser Temperatur nicht mehr als 63,9 g dieses Salzes in 100 gelöst werden g Wasser.
4. Der Massenanteil von Kaliumbromid in einer gesättigten wässrigen Lösung bei 0 ° C beträgt 34,5% und bei 80 ° C - 48,8%. Bestimmen Sie die Masse des freigesetzten Kaliumbromids, wenn 250 g einer wässrigen Lösung dieses Salzes, gesättigt bei 80°C, auf 0°C gekühlt wird.
5. Der Massenanteil von Calciumhydroxid in einer gesättigten wässrigen Lösung bei 20°C beträgt 0,12 %. Wie viel Liter einer bei dieser Temperatur gesättigten Calciumhydroxidlösung (Kalkwasser) erhält man aus 100 g Calciumhydroxid? Nehmen Sie die Dichte der Lösung gleich 1 g/ml.
6. Bei 25 °C beträgt der Massenanteil von Bariumsulfat in einer gesättigten wässrigen Lösung 2,33 · 10 -2 %. Bestimmen Sie die Mindestmenge an Wasser, die erforderlich ist, um 1 g dieses Salzes vollständig aufzulösen.
Herstellung gesättigter Lösungen.

11.4. Chemische Reaktionen von Stoffen mit Wasser

Viele Stoffe gehen bei Kontakt mit Wasser chemische Reaktionen mit Wasser ein. Als Ergebnis einer solchen Wechselwirkung mit einem Überschuss an Wasser wird wie bei der Auflösung eine Lösung erhalten. Aber wenn dieser Lösung Wasser entzogen wird, erhalten wir nicht die ursprüngliche Substanz.

Welche Produkte entstehen bei der chemischen Reaktion eines Stoffes mit Wasser? Sie hängt von der Art der chemischen Bindung im Stoff ab; wenn die Bindungen kovalent sind, dann vom Grad der Polarität dieser Bindungen. Darüber hinaus beeinflussen auch andere Faktoren, von denen wir einige kennenlernen werden.

a) Verbindungen mit ionischer Bindung

Die meisten ionischen Verbindungen lösen sich entweder chemisch in Wasser auf oder nicht. Ionische Hydride und Oxide unterscheiden sich, dh Verbindungen, die dieselben Elemente wie Wasser selbst und einige andere Substanzen enthalten. Betrachten wir das Verhalten von ionischen Oxiden im Kontakt mit Wasser am Beispiel von Calciumoxid.
Calciumoxid, das eine ionische Substanz ist, könnte sich chemisch in Wasser lösen. In diesem Fall würden Calciumionen und Oxidionen in die Lösung gelangen. Aber ein doppelt geladenes Anion ist nicht der stabilste Wertigkeitszustand des Sauerstoffatoms (schon deshalb, weil die Affinitätsenergie für das zweite Elektron immer negativ und der Radius des Oxidions relativ klein ist). Daher neigen Sauerstoffatome dazu, ihre formale Ladung zu verringern. In Gegenwart von Wasser ist dies möglich. Oxidionen, die sich auf der Oberfläche des Kristalls befinden, interagieren mit Wassermolekülen. Diese Reaktion kann als Diagramm dargestellt werden, das ihren Mechanismus zeigt ( Mechanismus-Diagramm).

Um besser zu verstehen, was passiert, unterteilen wir diesen Prozess bedingt in Phasen:
1. Das Wassermolekül wird zum Oxidion mit einem Wasserstoffatom (entgegengesetzt geladen).
2. Das Oxidion ist mit dem Wasserstoffatom durch ein ungeteiltes Elektronenpaar geteilt; Zwischen ihnen wird eine kovalente Bindung gebildet (sie wird durch den Donor-Akzeptor-Mechanismus gebildet).
3. Am Wasserstoffatom in einem einzelnen Valenzorbital (1 s) entpuppt sich als vier Elektronen (zwei „alte“ und zwei „neue“), was dem Pauli-Prinzip widerspricht. Daher gibt das Wasserstoffatom ein Bindungselektronenpaar ("alte" Elektronen) an das Sauerstoffatom ab, das Teil des Wassermoleküls ist, zumal dieses Elektronenpaar bereits weitgehend zum Sauerstoffatom verdrängt wurde. Die Bindung zwischen dem Wasserstoffatom und dem Sauerstoffatom wird aufgebrochen.
4. Aufgrund der Bildung einer Bindung durch den Donor-Akzeptor-Mechanismus wird die Formalladung des ehemaligen Oxidions gleich –1 e; Auf dem Sauerstoffatom, das zuvor Teil des Wassermoleküls war, erscheint eine Ladung, die ebenfalls gleich -1 ist e. Somit werden zwei Hydroxidionen gebildet.
5. Calciumionen, die nun nicht durch eine ionische Bindung mit Oxidionen gebunden sind, gehen in Lösung und werden hydratisiert:

Die positive Ladung von Calciumionen scheint über das gesamte hydratisierte Ion "verschmiert" zu sein.
6. Die entstehenden Hydroxidionen werden ebenfalls hydratisiert:

Auch die negative Ladung des Hydroxid-Ions wird „ausgewaschen“.
Die allgemeine Ionengleichung für die Reaktion von Calciumoxid mit Wasser
CaO cr + H 2 O Ca 2 aq+ 2OH aq .

Calciumionen und Hydroxidionen treten in der Lösung im Verhältnis 1:2 auf. Dasselbe würde passieren, wenn Calciumhydroxid in Wasser gelöst würde. In der Tat können wir aus dieser Lösung durch Verdampfen des Wassers und Trocknen des Rückstands kristallines Calciumhydroxid gewinnen (aber keinesfalls ein Oxid!). Daher wird die Gleichung für diese Reaktion oft wie folgt geschrieben:

CaO cr + H 2 O \u003d Ca (OH) 2p

und rief „ molekular"die Gleichung dieser Reaktion. In beiden Gleichungen sind manchmal keine Buchstabenindizes angegeben, was das Verständnis der ablaufenden Prozesse oft sehr erschwert oder sogar einfach in die Irre führt. Gleichzeitig ist das Fehlen von Buchstabenindizes in den Gleichungen zulässig , zum Beispiel beim Lösen von Rechenaufgaben
Neben Calciumoxid interagieren auch die folgenden Oxide auf die gleiche Weise mit Wasser: Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O, SrO, BaO - also Oxide dieser Metalle, die selbst reagieren mit Wasser. Alle diese Oxide sind basische Oxide. Andere ionische Oxide reagieren nicht mit Wasser.
Genauso reagieren ionische Hydride, zB Natriumhydrid NaH, mit Wasser. Das Natriumion wird nur hydratisiert und das Hydridion reagiert mit einem Wassermolekül:

Als Ergebnis verbleibt Natriumhydroxid in der Lösung.
Die Ionengleichung für diese Reaktion

NaH cr + H 2 O = Na aq+OH aq+H2,

und die "molekulare" Gleichung ist NaH cr + H 2 O = NaOH p + H 2.

b) Stoffe mit metallischer Bindung

Betrachten Sie als Beispiel die Wechselwirkung von Natrium mit Wasser.

In den Diagrammen bedeutet eine Halbpfeilkurve die Übertragung oder Bewegung eines Elektrons

Das Natriumatom neigt dazu, sein einzelnes Valenzelektron abzugeben. Sobald es im Wasser ist, gibt es es leicht an das Wasserstoffatom des Wassermoleküls ab (es ist ein signifikantes + darauf) und verwandelt sich in ein Natriumkation (Na). Das Wasserstoffatom, das ein Elektron erhalten hat, wird neutral (H · ) und kann kein Elektronenpaar mehr halten, das es an ein Sauerstoffatom bindet (erinnere dich an das Pauli-Prinzip). Dieses Elektronenpaar geht vollständig zum Sauerstoffatom über (im Wassermolekül war es bereits dorthin verschoben, aber nur teilweise). Das Sauerstoffatom erhält eine Formalladung A, die Bindung zwischen den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen bricht und ein Hydroxidion (О–Н) wird gebildet.
Das Schicksal der resultierenden Partikel ist anders: Das Natriumion interagiert mit anderen Wassermolekülen und wird natürlich hydratisiert

genau wie das Natriumion wird das Hydroxidion hydratisiert, und das Wasserstoffatom, das auf das Erscheinen eines anderen ähnlichen Wasserstoffatoms "wartet", bildet mit ihm ein Wasserstoffmolekül 2H · \u003d H2.
Aufgrund der Unpolarität seiner Moleküle ist Wasserstoff in Wasser praktisch unlöslich und wird gasförmig aus der Lösung freigesetzt. Die Ionengleichung für diese Reaktion

2Na cr + 2H 2 O = 2Na aq+ 2OH aq+H2

ein "Molekül" –

2Na cr + 2H 2 O \u003d 2NaOH p + H 2

Genau wie Natrium reagieren Li, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba bei Raumtemperatur heftig mit Wasser. Beim Erhitzen reagiert Mg damit sowie einige andere Metalle.

c) Substanzen mit kovalenten Bindungen

Von den Stoffen mit kovalenten Bindungen mit Wasser können nur solche Stoffe reagieren
a) die Bindungen in denen hochpolar sind, was diesen Substanzen eine gewisse Ähnlichkeit mit ionischen Verbindungen verleiht, oder
b) zu denen Atome gehören, die eine sehr hohe Tendenz haben, Elektronen anzulagern.
Daher reagieren sie nicht mit Wasser und sind darin unlöslich (oder sehr schwer löslich):
a) Diamant, Graphit, Silizium, roter Phosphor und andere einfache nichtmolekulare Substanzen;
b) Siliziumdioxid, Siliziumkarbid und andere komplexe nichtmolekulare Substanzen;
c) Methan, Heptan und andere molekulare Substanzen mit Bindungen geringer Polarität;
d) Wasserstoff, Schwefel, weißer Phosphor und andere einfache molekulare Substanzen, deren Atome nicht sehr geneigt sind, Elektronen aufzunehmen, sowie Stickstoff, dessen Moleküle sehr stark sind.
Von größter Bedeutung ist die Wechselwirkung mit Wasser von molekularen Oxiden, Hydriden und Hydroxiden sowie von einfachen Substanzen - Halogenen.
Wie molekulare Oxide mit Wasser reagieren, betrachten wir am Beispiel von Schwefeltrioxid:

Auf Kosten eines der freien Elektronenpaare des Sauerstoffatoms greift das Wassermolekül das positiv geladene Schwefelatom (+) an und verbindet es mit der O-S-Bindung, und es entsteht eine Formalladung B am Sauerstoffatom zusätzliche Elektronen erhalten hat, hält das Schwefelatom kein Elektronenpaar mehr von einer der -Bindungen, das vollständig auf das entsprechende Sauerstoffatom übergeht, an dem dadurch eine Formalladung A entsteht.Dann ist das einsame Elektronenpaar dieses Sauerstoffatoms von einem der Wasserstoffatome angenommen, die Teil des Wassermoleküls waren, das somit von einem Sauerstoffatom zum anderen übergeht. Als Ergebnis wird ein Molekül Schwefelsäure gebildet. Reaktionsgleichung:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4.

Ähnlich, aber etwas schwieriger, reagieren N 2 O 5 , P 4 O 10 und einige andere molekulare Oxide mit Wasser. Alle von ihnen sind Säureoxide.
N 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HNO 3;
P 4 O 10 + 6H 2 O \u003d 4H 3 PO 4.

Bei all diesen Reaktionen entstehen Säuren, die in Gegenwart eines Überschusses an Wasser damit reagieren. Aber bevor wir den Mechanismus dieser Reaktionen betrachten, wollen wir sehen, wie Chlorwasserstoff, eine molekulare Substanz mit stark polaren kovalenten Bindungen zwischen Wasserstoff- und Chloratomen, mit Wasser reagiert:

Ein polares Chlorwasserstoffmolekül, sobald es in Wasser ist, orientiert sich wie im Diagramm gezeigt (entgegengesetzte Ladungen von Dipolen ziehen sich an). Die durch Polarisation verdünnte Elektronenhülle (1 s-EO) eines Wasserstoffatoms ein einsames Paar akzeptiert sp 3-Hybridelektronen des Sauerstoffatoms, und Wasserstoff verbindet sich mit dem Wassermolekül, wodurch das Chloratom vollständig ein Elektronenpaar erhält, das diese Atome im Chlorwasserstoffmolekül bindet. Dadurch verwandelt sich das Chloratom in ein Chloridion und das Wassermolekül in ein Oxoniumion. Reaktionsgleichung:

HCl g + H 2 O \u003d H 3 O aq+Kl aq .

Bei niedrigen Temperaturen entsteht kristallines Oxoniumchlorid (H 3 O) Cl ( t pl = –15 °С).

Die Wechselwirkung von HCl und H 2 O kann man sich auch anders vorstellen:

das heißt, als Ergebnis der Übertragung eines Protons von einem Chlorwasserstoffmolekül auf ein Wassermolekül. Es handelt sich also um eine Säure-Base-Reaktion.
In ähnlicher Weise interagiert Salpetersäure mit Wasser

was auch als Protonentransfer dargestellt werden kann:

Säuren, in deren Molekülen sich mehrere Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) befinden, reagieren mit Wasser in mehreren Stufen (stufenweise). Ein Beispiel ist Schwefelsäure.

Das zweite Proton wird viel schwieriger abgespalten als das erste, daher ist die zweite Stufe dieses Prozesses reversibel. Versuchen Sie, dieses Phänomen selbst zu erklären, indem Sie die Größe und Verteilung der Ladungen in einem Schwefelsäuremolekül und in einem Hydrosulfation vergleichen.
Beim Abkühlen können einzelne Substanzen aus Schwefelsäurelösungen isoliert werden: (H 3 O) HSO 4 (t pl \u003d 8,5 ° C) und (H 3 O) 2 SO 4 (t pl \u003d - 40 ° C).
Anionen genannt, die aus Säuremolekülen nach der Abstraktion eines oder mehrerer Protonen gebildet werden saure Rückstände.
Von den einfachen molekularen Stoffen reagieren unter normalen Bedingungen nur F 2 , Cl 2 , Br 2 und in äußerst geringem Maße I 2 mit Wasser. Fluor reagiert heftig mit Wasser und oxidiert es vollständig:

2F 2 + H 2 O \u003d 2HF + VON 2.

Es finden auch andere Reaktionen statt.
Viel wichtiger ist die Reaktion von Chlor mit Wasser. Besitzt eine hohe Neigung, Elektronen zu binden (die molare Energie der Elektronenaffinität des Chloratoms beträgt 349 kJ / mol), behalten Chloratome diese teilweise auch im Molekül (die molare Energie der Elektronenaffinität des Chlormoleküls beträgt 230). kJ/mol). Daher werden Chlormoleküle beim Auflösen hydratisiert und ziehen Sauerstoffatome von Wassermolekülen an sich. An einigen dieser Sauerstoffatome können Chloratome ein einsames Elektronenpaar aufnehmen. Folgendes ist im Mechanismusdiagramm dargestellt:

Die Gesamtgleichung für diese Reaktion

Cl 2 + 2 H 2 O \u003d HClO + H 3 O + Cl.

Aber die Reaktion ist reversibel, also stellt sich ein Gleichgewicht ein:

Cl 2 + 2H 2 O HClO + H 3 O + Cl.

Die resultierende Lösung wird "Chlorwasser" genannt. Aufgrund des Vorhandenseins von Hypochlorsäure hat es stark oxidierende Eigenschaften und wird als Bleich- und Desinfektionsmittel verwendet.
Wenn wir uns daran erinnern, dass Cl und H 3 O während der Wechselwirkung ("Auflösung") von Chlorwasserstoff in Wasser gebildet werden, können wir die "molekulare" Gleichung schreiben:

Cl 2 + H 2 O HClO p + HCl p.

Brom reagiert ähnlich mit Wasser, nur ist das Gleichgewicht hier stark nach links verschoben. Jod reagiert praktisch nicht mit Wasser.

Um sich vorzustellen, inwieweit sich Chlor und Brom physikalisch in Wasser lösen und inwieweit sie damit reagieren, verwenden wir die quantitativen Eigenschaften der Löslichkeit und des chemischen Gleichgewichts.

Der molare Anteil von Chlor in einer wässrigen Lösung, die bei 20 ° C und atmosphärischem Druck gesättigt ist, beträgt 0,0018, dh auf 1000 Wassermoleküle kommen ungefähr 2 Chlormoleküle. Zum Vergleich: In einer unter den gleichen Bedingungen gesättigten Stickstofflösung beträgt der Stoffmengenanteil von Stickstoff 0,000012, d. h. ein Stickstoffmolekül entspricht ungefähr 100.000 Wassermolekülen. Und um eine unter den gleichen Bedingungen gesättigte Chlorwasserstofflösung zu erhalten, müssen Sie für jeweils 100 Moleküle Wasser etwa 35 Moleküle Chlorwasserstoff einnehmen. Daraus können wir schließen, dass Chlor, obwohl wasserlöslich, unbedeutend ist. Die Löslichkeit von Brom ist etwas höher - etwa 4 Moleküle pro 1000 Moleküle Wasser.

5. Geben Sie die Reaktionsgleichungen an, die es ermöglichen, die folgenden Umformungen durchzuführen:

11.5. Kristallhydrate

Bei der chemischen Auflösung ionischer Substanzen kommt es zu einer Hydratation der in die Lösung übergehenden Ionen. Sowohl Kationen als auch Anionen sind hydratisiert. In der Regel sind hydratisierte Kationen stärker als Anionen und hydratisierte einfache Kationen sind stärker als komplexe. Dies liegt daran, dass einfache Kationen freie Valenzorbitale haben, die teilweise ungeteilte Elektronenpaare von Sauerstoffatomen aufnehmen können, aus denen Wassermoleküle bestehen.
Beim Versuch, den Ausgangsstoff durch Wasserentzug aus der Lösung zu isolieren, gelingt es oft nicht, ihn zu gewinnen. Wenn wir zum Beispiel farbloses Kupfersulfat CuSO 4 in Wasser auflösen, erhalten wir eine blaue Lösung, die ihm durch hydratisierte Kupferionen gegeben wird:

Nach dem Verdampfen der Lösung (Entfernung von Wasser) und dem Abkühlen heben sich blaue Kristalle mit der Zusammensetzung CuSO 4 · 5H 2 O ab (der Punkt zwischen den Formeln von Kupfersulfat und Wasser bedeutet, dass für jede Formeleinheit Kupfersulfat vorhanden ist ist die in der Formel angegebene Anzahl der Wassermoleküle). Das ursprüngliche Kupfersulfat kann aus dieser Verbindung durch Erhitzen auf 250 ° C erhalten werden. In diesem Fall tritt die Reaktion auf:

CuSO 4 5H 2 O \u003d CuSO 4 + 5H 2 O.

Eine Untersuchung der Struktur von CuSO 4 5H 2 O-Kristallen zeigte, dass in seiner Formeleinheit vier Wassermoleküle mit einem Kupferatom und das fünfte mit Sulfationen assoziiert sind. Somit ist die Formel dieser Substanz SO 4 H 2 O, und sie wird Tetraaquakupfer(II)-sulfat-Monohydrat oder einfach "Kupfersulfat" genannt.
Vier an ein Kupferatom gebundene Wassermoleküle sind der Rest der Hydrathülle des Cu 2 -Ions aq, und das fünfte Wassermolekül ist der Rest der Hydrathülle des Sulfations.
Eine ähnliche Struktur hat die Verbindung SO 4 H 2 O - Hexaaqua-Eisensulfat-Monohydrat (II) oder "Eisenvitriol".
Andere Beispiele:
Cl ist Hexaaquacalciumchlorid;
Cl 2 - Hexaaquamagnesiumchlorid.
Diese und ähnliche Substanzen werden genannt kristalline Hydrate, und das darin enthaltene Wasser Kristallwasser.
Oft ist die Struktur des kristallinen Hydrats unbekannt oder kann nicht durch herkömmliche Formeln ausgedrückt werden. In diesen Fällen werden die oben erwähnten „gepunkteten Formeln“ und vereinfachten Bezeichnungen für kristalline Hydrate verwendet, zum Beispiel:
CuSO 4 5H 2 O – Kupfersulfat-Pentahydrat;
Na 2 CO 3 10H 2 O – Natriumcarbonatdecahydrat;
AlCl 3 6H 2 O - Aluminiumchloridhexahydrat.

Wenn aus den Ausgangsmaterialien und Wasser kristalline Hydrate gebildet werden, brechen die O-H-Bindungen in Wassermolekülen nicht.

Wenn das Kristallwasser durch schwache intermolekulare Bindungen im Kristallhydrat gehalten wird, wird es beim Erhitzen leicht entfernt:
Na 2 CO 3 · 10 H 2 O \u003d Na 2 CO 3 + 10 H 2 O (bei 120 ° C);
K 2 SO 3 2H 2 O \u003d K 2 SO 3 + 2H 2 O (bei 200 ° C);
CaCl 2 6H 2 O \u003d CaCl 2 + 6H 2 O (bei 250 ° C).

Wenn in einem kristallinen Hydrat die Bindungen zwischen Wassermolekülen und anderen Partikeln nahezu chemisch sind, dann dehydriert ein solches kristallines Hydrat entweder (verliert Wasser) bei einer höheren Temperatur, zum Beispiel:
Al 2 (SO 4) 3 18H 2 O \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 18H 2 O (bei 420 ° C);
СoSO 4 7H 2 O \u003d CoSO 4 + 7H 2 O (bei 410 ° C);

oder zersetzt sich beim Erhitzen zu anderen Chemikalien, wie z.
2 (FeCl 3 6H 2 O) \u003d Fe 2 O 3 + 6HCl + 9H 2 O (über 250 ° C);
2 (AlCl 3 6H 2 O) \u003d Al 2 O 3 + 6HCl + 9H 2 O (200 - 450 ° C).

Somit kann die Wechselwirkung von wasserfreien Substanzen, die kristalline Hydrate mit Wasser bilden, entweder eine chemische Auflösung oder eine chemische Reaktion sein.

Kristallhydrate
Bestimmen Sie den Massenanteil von Wasser in a) Kupfersulfat-Pentahydrat, b) Natriumhydroxid-Dihydrat, c) KAl (SO 4 ) 2 · 12H 2 O (Kaliumalaun).
2. Bestimmen Sie die Zusammensetzung des kristallinen Magnesiumsulfathydrats, wenn der Massenanteil von Wasser darin 51,2% beträgt. 3. Wie viel Wasser wird bei der Kalzinierung von Natriumsulfat-Dekahydrat (Na 2 SO 4 · 10H 2 O) mit einem Gewicht von 644 g freigesetzt?
4. Wie viel wasserfreies Calciumchlorid erhält man durch Calcinieren von 329 g Calciumchlorid-Hexahydrat?
5. Calciumsulfat-Dihydrat CaSO 4 · 2H 2 O verliert 3/4 seines Wassers beim Erhitzen auf 150 °C. Stellen Sie eine Formel für das resultierende kristalline Hydrat (Alabaster) auf und schreiben Sie die Gleichung für die Umwandlung von Gips in Alabaster auf.
6. Bestimmen Sie die Masse an Kupfersulfat und Wasser, die zur Herstellung von 10 kg einer 5%igen Kupfersulfatlösung verwendet werden muss.
7. Bestimmen Sie den Massenanteil von Eisen(II)-sulfat in der Lösung, die durch Mischen von 100 g Eisensulfat (FeSO 4 · 7H 2 O) mit 9900 g Wasser erhalten wird.
Gewinnung und Zersetzung kristalliner Hydrate.