Вода

Общие сведения

Наиболее распространенным оксидом на Земле является оксид водорода H₂O, или вода. Без воды, как и без кислорода, невозможна жизнь человека, животных и растений.

Вода — единственное вещество, существующее на Земле одно­временно в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообраз­ном. Она является основным компонентом морей и океанов, ледников и айсбергов, облаков и тумана.

Состав и строение воды

Как вы уже знаете, молекула воды состоит из трех атомов — двух атомов водорода и одного атома кислорода. Относительная молекулярная масса воды равна:

M_r(H₂O) = 4(H) • 2 + 4(O) = 1 • 2 + 16 = 18. Следовательно, молярная масса воды равна:

M(H₂O) = 18 г/моль.

Физические свойства воды

При комнатных условиях вода представляет собой жидкость без вкуса и запаха. В тонком слое вода не имеет цвета. Однако при толщи­не более 2 м она имеет голубой цвет. Совершенно чистая вода очень плохо проводит электрический ток. При 0 °С плот­ность льда равна примерно 0,92 г/см³, а плотность жидкой воды — примерно 1,00 г/см³. Это означает, что лед легче воды, поэтому он не тонет в ней.При нормальном давлении (101,3 кПа) температура кипения воды равна 100 °С. При понижении давления температура кипения воды понижается. Например, в горах на высоте около 5000 м давление существенно ниже нормального (примерно в два раза), поэтому вода закипает в этих условиях при температуре около 84 °С. 

Вода как растворитель

 С совершенно чистой водой, не содержащей никаких других ве­ществ, большинство людей никогда не встречается. Такая вода ис­пользуется только в специальных целях.

Почти все жидкости, с которыми мы сталкиваемся в повседнев­ной жизни и деятельности, представляют собой растворы различных веществ. Одно из веществ, входящих в состав раствора, называется растворителем, а остальные — растворенными вещест­вами. Очень часто растворителем явля­ется вода. Вода может растворять твер­дые, жидкие и газообразные вещества.

Все природные воды содержат рас­творенные соли. Их легко обнаружить экспериментально, выпарив воду на чи­стом стекле.

Химические свойства воды

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: 

CO₂ + H₂O = H₂CO₃.

Реакция соединения проис­ходит также, если к воде приба­вить твердый оксид фосфора(V):

      P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄.

Взаимодействие с оксидами металлов

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:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂,

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:

Li₂O + H₂O = 2LiOH.

Взаимодействие с металлами

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

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂;

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂.

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

Вопросы и задания:

1. Определите объемы (н. у.) водорода и кислорода, необходи­мых для получения воды химическим количеством 0,4 моль.