Вода является участником реакций

§ 17. Роль воды в химических реакциях

Если взглянуть на нашу планету из космоса (рис. 108), то мы увидим, что большая часть поверхности Земли покрыта водой.

Вода — уникальное химическое вещество, роль которого в химических реакциях трудно переоценить. Схема 4 не полностью отражает многогранность роли, которую вода играет в превращениях веществ.

Как и все вещества, вода подчиняется строгой логической линии «состав — строение — свойства». (Вспомните состав и строение молекул воды, роль межмолекулярных водородных связей при ассоциации их в жидкую и твёрдую воду.)

Огромное число химических реакций протекает в водной среде. По растворимости в воде все вещества условно делят на три группы:

• растворимые (в 100 г воды растворяется более 1 г вещества: гидроксиды щелочных металлов, почти все нитраты, все моносахариды, низшие спирты и карбоновые кислоты и др.);

• малорастворимые (в 100 г воды растворяется от 0,01 до 1 г вещества: гидроксид кальция, фториды бария и алюминия, сульфаты серебра и свинца, анилин и фенол при комнатной температуре и др.);
• практически нерастворимые (в 100 г воды растворяется менее 0,01 г вещества: почти все фосфаты и карбонаты, кроме солей щелочных металлов и аммония, все углеводороды, высшие спирты, альдегиды и карбоновые кислоты и др.).

Практическим пособием для определения растворимости веществ в воде является таблица растворимости гидроксидов и солей в воде.

Растворение — это не просто физический процесс — результат диффузии. При растворении веществ в воде происходит их химическое взаимодействие с ней — гидратация. Результатом такого взаимодействия является образование растворов. Именно этой точки зрения на растворение придерживался и отстаивал её великий русский химик Д. И. Менделеев.

Почему в определении растворов мы так осторожно подчеркнули: «. частиц вещества и продуктов их взаимодействия»? Как вы помните из § 11 «Дисперсные системы», истинные растворы делят на молекулярные, ионные и ионно-молекулярные. Ведь даже в молекулярных растворах веществ содержатся уже совсем не те молекулы, из которых было построено исходное вещество, например молекулы спиртов. Эти молекулы окружены оболочкой из молекул воды. Такие молекулы называют гидратированными. Они представляют собой результат взаимодействия воды с молекулами растворяемого вещества — процесса гидратации.

Косвенным доказательством гидратации как химического процесса является существование твёрдых кристаллогидратов, например солей, в состав которых входит вода. Её в этом случае называют кристаллизационной. Наиболее известными кристаллогидратами являются медный купорос CuSO₄ • 5Н₂O, гипс CaSO₄ • 2Н₂O и кристаллическая сода Na2CO₃ • 10Н₂O.

Если для молекулярных растворов всё только этим и заканчивается, то для растворов электролитов следует продолжение. Напомним:

Электролиты диссоциируют по-разному — одни хорошо, другие не очень. Эту способность электролита к диссоциации характеризует величина, называемая степенью электролитической диссоциации.

Источник

Урок 28. Химические свойства воды

В уроке 28 «Химические свойства воды» из курса «Химия для чайников» узнаем о взаимодействии воды с различными веществами.

При обычных условиях вода является достаточно активным веществом по отношению к другим веществам. Это означает, что со многими из них она вступает в химические реакции.

Взаимодействие с оксидами неметаллов

Если струю газообразного оксида углерода(IV) CO₂ (углекислого газа) направить в воду, то часть его растворится в ней (рис. 109).

При этом в растворе протекает химическая реакция соединения, в результате которой образуется новое вещество — угольная кислота H₂CO₃:

На заметку: Собирая углекислый газ над водой, Дж. Пристли обнаружил, что часть газа растворяется в воде и придает ей приятный терпкий вкус. По сути дела, Пристли впервые получил напиток типа газированной, или содовой, воды.

Реакция соединения происходит также, если к воде прибавить твердый оксид фосфора(V) P₂O₅. При этом протекает химическая реакция с образованием фосфорной кислоты H₃PO₄ (рис. 110):

Испытаем растворы, полученные при взаимодействии CO₂ и P₂O₅ с водой, индикатором метиловым оранжевым. Для этого прибавим по 1—2 капли раствора индикатора к полученным растворам. Цвет индикатора изменится с оранжевого на красный, что говорит о присутствии кислот в растворах. Значит, при взаимодействии CO₂ и P₂O₅ с водой действительно образовались кислоты H₂CO₃ и H₃PO₄.

Оксиды, подобные CO₂ и P₂O₅, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты, относят к кислотным оксидам.

Кислотные оксиды — это оксиды, которым соответствуют кислоты.

Некоторые из кислотных оксидов и соответствующих им кислот приведены в таблице 11. Обратите внимание, что это оксиды элементов неметаллов. Как правило, оксиды неметаллов являются кислотными оксидами.

Взаимодействие с оксидами металлов

С оксидами металлов вода реагирует иначе, чем с оксидами неметаллов.

Исследуем взаимодействие оксида кальция CaO с водой. Для этого поместим в стакан с водой небольшое количество CaO и тщательно перемешаем. При этом протекает химическая реакция:

в результате которой образуется новое вещество Ca(OH)2, относящееся к классу оснований. Таким же образом реагируют с водой оксиды лития, натрия. При этом также образуются основания, например:

Подробнее с основаниями вы познакомитесь в следующем уроке. Оксиды металлов, которым соответствуют основания, называют основными оксидами.

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания.

В таблице 12 приведены формулы некоторых основных оксидов и соответствующих им оснований. Заметьте, что, в отличие от кислотных оксидов, в состав основных оксидов входят атомы металлов. Большинство оксидов металлов — это основные оксиды.

Несмотря на то что каждому основному оксиду соответствует основание, не все основные оксиды взаимодействуют с водой, подобно CaO, образуя основания.

Взаимодействие с металлами

При обычных условиях активные металлы (K, Na, Ca, Ba и др.) бурно реагируют с водой:

В этих реакциях выделяется водород и образуются растворимые в воде основания.

Как химически активное вещество вода вступает в реакции со многими другими веществами, но об этом вы узнаете при дальнейшем изучении химии.

Краткие выводы урока:

1. Вода — химически активное вещество. Она вступает в реакции с кислотными и основными оксидами, активными металлами.
2. При взаимодействии воды с большинством кислотных оксидов образуются соответствующие кислоты.
3. Некоторые основные оксиды при реакции с водой образуют растворимые основания.
4. При обычных условиях вода реагирует с наиболее активными металлами. При этом образуются растворимые основания и водород.

Надеюсь урок 28 «Химические свойства воды» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник

Роль воды в химических реакциях. Строение молекулы воды. Физические и химические свойства

Вода- уникальное химическое вещество, роль которого в химическихреакциях трудно переоценить.

По отношению к воде как растворителю все вещества условно делят на следующие группы:

— растворимые (в 100г воды растворяется более 1г вещества);

— малорастворимые ( в 100 г воды растворяется от 0,01 до 1г вещества)

— практические нерастворимые (в 100г воды растворяется менее 0,01 г вещества).

Растворение – это не просто физический процесс – результат диффузии. При растворении веществ в воде происходит их химическое взаимодействие с ней – гидратация. Результатом такого взаимодействия является образование растворов.

Водные растворы – это гомогенные системы, состоящие из молекул воды, частиц растворенного вещества и продуктов их взаимодействия.

Молекулы окруженные оболочкой из молекул воды называют гидратированными. Это результат процесса гидратации – взаимодействия воды с молекулами растворяемого вещества.

Косвенным доказательством гидратации как химического процесса является существование твердых кристаллогидратов. Наиболее известными кристаллогидратами являются медный купорос, гипс и кристаллическая сода.

Значительна роль воды для транспортировки вещества в сферу реакции.

Не менее значима роль воды как участника химических реакций, как реагента.

Взаимодействие ацетилена с водой было известно до М.Г. Кучерова:

С водой при обычных условиях энергично реагируют щелочные и щелочноземельные металлы, При этом образуется щелочь и водород:

Источник

Роль воды в химической реакции

Вода играет огромную роль на планете. Входит в состав многих веществ, большую роль играет как растворитель, т.к. в большинстве своѐм вещества растворяются в ней.

Химические свойства Н₂О:

Вода – очень активный реагент по следующим причинам:

а) за счет ориентационного взаимодействия с полярными молекулами других веществ;

б) установления водородных связей;

в) проявления донорных свойств со стороны атома кислорода по отношению к частицам – акцепторам электронных пар;

г) электролитической диссоциации при обычных условиях (ионы Н + гидратируются, образуя ионы Н₃О + ).

1. При температуре выше 1000°С диссоциация водяного пара, но равновесие сдвинуто в сторону воды.

.

2. Оксиды металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты (гидрооксиды).

3. Некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты. При растворении веществ с ионной структурой молекулы растворителя удерживаются около иона силами электростатического притяжения, т.е. за счет ион -дипольного взаимодействия.

Например: кристаллогидрат сульфата натрия Na₂SO₄×10H₂O (глауберова соль), Na₂CO₃×10H₂O — кристаллическая сода.

Гидраты, образующиеся в результате донорно-акцепторного взаимодействия (где ионы растворенного вещества выступают обычно в качестве акцепторов, а молекулы растворителя в качестве доноров электронных пар) представляют собой частный случай комплексных соединений.

Аквакомплексы– лигaндами является вода, [Co(H₂O)₆]Cl₂, [Al(H₂O)₆]Cl₃, [Cr(H₂O)₆]Cl₃ и др. Некоторые аквакомлексы в кристаллическом состоянии удерживают кристаллизационную воду [Cu(H₂O)₄]SO₄×H₂O – медный купорос.

Виды растворов. Истинные растворы. Классификация веществ по их растворимости в воде.

Раствор-это однородная смесь веществ, состоящая из нескольких компонентов.

Различаютистинные, коллоидные растворы и суспензии.

Истинные растворы характеризуются прозрачностью, имеют малые размеры растворённых частиц, легко проходят через биологические мембраны. В зависимости от концентрации солей существует три типа растворов: изотонические; гипертонические; гипотонические.

И з о т о н и ч е с к и ер а с т в о р ыимеют одинаковую концентрацию солей, как и в плазме крови, и такое же осмотическое давление.
К ним относят растворы, имеющие концентрацию солей 0,9%.
Одним из таких растворов является физиологический раствор — это раствор хлорида натрия — NaCl 0,9%. В таком растворе в клетку и из клетки молекулы воды будут перемещаться в равном количестве в обе стороны.

Применение физиологического раствора.

Вводят физраствор через рот, внутривенно, внутримышечно, подкожно, в прямую кишку:

· при некоторых заболеваниях – тяжелые длительные поносы, холера, неукротимая рвота, обширные ожоги хлорид натрия выделяется из организма в больших количествах, чем обычно. Также его много теряется с потом при работе в горячих цехах. В таких случаях в организме возникает его недостаточность, что сопровождается развитием ряда болезненных явлений: спазмы, судороги, нарушения кровообращения, угнетение ЦНС;

· при интоксикациях, кровопотерях, обезвоживании, высокой температуре для промывания глаз, носовой полости.

· натрий хлористый является составной частью растворов применяющихся в качестве кровозамещающих (плазмозамещающих) жидкостей.

Г и п е р т о н и ч е с к и й р а с т в о р(2%, 5%, 10%, 15%) — это раствор в котором концентрация солей выше, чем в плазме крови.
К ним относятся растворы, содержащие более 0,9% солей. Если клетку поместить в такой раствор, то вода из клетки поступает в окружающую среду, при этом падает в клетке тургорное (осмотическое) давление, содержимое клетки сжимается, она теряет форму, происходит обезвоживание. Это явление называется – плазмолиз.Явление плазмолиза обратимое, если поместить клетку в гипотонический раствор, то в таком растворе она восстановит объем и форму Н₂ 0 клетка.

Применяют гипертонический раствор для:

· полосканий горла, для ванн, обтираний;

· назначают при запорах для опорожнения кишечника.

· в виде компрессов и примочек применяются при лечении гнойных ран, раны очищаются от гноя;

· 2 – 5% растворы используют для промывания желудка при отравлении нитратом серебра;

· внутривенно используют при отёке лёгких и внутренних кровотечениях.

Г и п о т о н и ч е с к и й р а с т в о р- это раствор, имеющий меньшую концентрацию солей, чем в плазме крови. К ним относят дистиллированную воду, талую воду ледников. Если клетку поместить в гипотонический раствор, то в нее из раствора будет поступать вода, осмотическое давление возрастает, клетка набухает. Это явление получило название – деплазмолиз.

Применяют гипотонические растворы в качестве растворителей для водорастворимых лекарственных препаратов. Путём пиноцитоза в клетки поступают питательные вещества из кровяного русла, гормоны, ферменты, лекарственные вещества.

Суспензии, или взвеси, — мутные жидкости, частицы которых размером более 0,2 мкм. При отстаивании взвешенные частицы оседают.

Коллоидные растворы.Если частицы имеют промежуточные размеры от 0,1 до 0,001 мкм, т. е. слишком велики, чтобы образовать истинный раствор, но и слишком малы, чтобы выпасть в осадок, возникает коллоидный раствор (греч. со11а— клей).

По агрегатному состоянию растворы делятся натвердые, жидкие и газообразные. Твердые – сплавы металлов, газообразные – воздух.
Любой раствор, особенно жидкий, как правило, состоит из двух компонентов.

Классификация веществ по их растворимости в воде:

• Хорошо растворимые — если при комнатной температуре в 100 г воды растворяется больше 1 г этого вещества.
• Малорастворимые – если при таких условиях растворяется меньше 1 г вещества в 100 г воды.
• Практически нерастворимые вещества – такие вещества, растворимость которых меньше 0,01 г в 100 г воды.

Виды растворов:

Насыщенный раствор — в котором при данной температуре вещество больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор, в котором при данной температуре находится меньше растворяемого вещества, чем в его насыщенном растворе.

Пересыщенный раствор, в котором при данной температуре находится в растворенном состоянии больше вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях.

Растворение — это химический процесс-взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества.

3.Факторы, от которых зависит растворимость веществ в воде:

1.Природа реагирующих веществ. Полярные молекулы веществ способны растворяться в полярном растворителе – воде.

2. При увеличении температуры жидкости и твердые вещества растворяются лучше, а газы – хуже.

3. При увеличении давления, объем уменьшается и молекул чаще сталкиваться друг с другом, поэтому растворение увеличивается.

4.Значение водныхрастворов для организма человека:

Все вещества поступают в клетки в растворенном виде и выводятся яды из клеток так же в виде растворов.

Вода является участников большинства химических реакций, протекающих в нашем организме. Наш организм на 70% состоит из воды. Содержание растворенного вещества в растворе называют концентрацией.

Способы выражения концентрации растворов: массовая доля растворенного вещества: w(раств.в-ва) = m(вещества) m(раствора) х100%.

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 3308 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник