Substansi terpenting dari planet kita, yang unik dalam sifat dan komposisinya, tentu saja adalah air. Bagaimanapun, berkat dia ada kehidupan di Bumi, sedangkan di objek lain dari tata surya yang dikenal saat ini tidak ada. Padat, cair, dalam bentuk uap - perlu dan penting apa saja. Air dan sifat-sifatnya adalah subjek studi untuk seluruh disiplin ilmu - hidrologi.
Jumlah air di planet ini
Jika kita mempertimbangkan indikator jumlah oksida ini di semua keadaan agregasi, maka itu adalah sekitar 75% dari total massa di planet ini. Dalam hal ini, seseorang harus memperhitungkan air terikat dalam senyawa organik, makhluk hidup, mineral dan elemen lainnya.
Jika kita hanya memperhitungkan keadaan cair dan padat air, indikatornya turun menjadi 70,8%. Pertimbangkan bagaimana persentase ini didistribusikan, di mana zat yang dimaksud terkandung.
- Air asin di samudra dan lautan, danau asin di Bumi 360 juta km 2.
- Air tawar tidak merata: di gletser Greenland, Arktik, Antartika, 16,3 juta km 2 membeku dalam es.
- Di sungai, rawa, dan danau segar, 5,3 juta km 2 hidrogen oksida terkonsentrasi.
- Air tanah 100 juta m3.
Itulah sebabnya astronot dari luar angkasa yang jauh dapat melihat Bumi dalam bentuk bola berwarna biru dengan sesekali percikan tanah. Air dan sifat-sifatnya, pengetahuan tentang fitur struktural adalah elemen penting dari ilmu pengetahuan. Selain itu, dalam beberapa tahun terakhir, umat manusia mulai mengalami kekurangan air bersih. Mungkin pengetahuan seperti itu akan membantu dalam memecahkan masalah ini.
Komposisi air dan struktur molekul
Jika kita mempertimbangkan indikator-indikator ini, maka sifat-sifat yang ditunjukkan oleh zat luar biasa ini akan segera menjadi jelas. Jadi, suatu molekul air terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen, oleh karena itu memiliki rumus empiris H 2 O. Selain itu, elektron kedua unsur tersebut berperan penting dalam pembentukan molekul itu sendiri. Mari kita lihat apa struktur air dan sifat-sifatnya.
Jelas, setiap molekul berorientasi di sekitar yang lain, dan bersama-sama mereka membentuk kisi kristal yang sama. Sangat menarik bahwa oksida dibangun dalam bentuk tetrahedron - atom oksigen di tengah, dan dua pasang elektron dan dua atom hidrogen di sekitarnya asimetris. Jika Anda menggambar garis melalui pusat inti atom dan menghubungkannya, maka Anda mendapatkan bentuk geometris tetrahedral yang tepat.
Sudut antara pusat atom oksigen dan inti hidrogen adalah 104,5 0 Panjang ikatan O-H = 0,0957 nm. Kehadiran pasangan elektron oksigen, serta afinitas elektronnya yang lebih besar dibandingkan dengan hidrogen, memastikan pembentukan medan bermuatan negatif dalam molekul. Sebaliknya, inti hidrogen membentuk bagian senyawa yang bermuatan positif. Dengan demikian, ternyata molekul air adalah dipol. Ini menentukan seperti apa air itu, dan sifat fisiknya juga bergantung pada struktur molekul. Untuk makhluk hidup, fitur-fitur ini memainkan peran penting.
Sifat fisik dasar
Ini termasuk kisi kristal, titik didih dan titik leleh, dan karakteristik individu khusus. Kami akan mempertimbangkan semuanya.
- Struktur kisi kristal hidrogen oksida tergantung pada keadaan agregasi. Itu bisa padat - es, cair - air dasar dalam kondisi normal, gas - uap ketika suhu air naik di atas 100 0 C. Kristal berpola indah terbentuk oleh es. Kisi umumnya longgar, tetapi sambungannya sangat kuat, kepadatannya rendah. Anda dapat melihatnya pada contoh kepingan salju atau pola beku pada kaca. Dalam air biasa, kisi tidak memiliki bentuk yang konstan, ia berubah dan berpindah dari satu keadaan ke keadaan lainnya.
- Sebuah molekul air di luar angkasa memiliki bentuk bola yang teratur. Namun, di bawah pengaruh gravitasi bumi, itu terdistorsi dan dalam keadaan cair mengambil bentuk kapal.
- Fakta bahwa struktur hidrogen oksida adalah dipol menentukan sifat-sifat berikut: konduktivitas termal yang tinggi dan kapasitas panas, yang dapat dilacak dalam pemanasan cepat dan pendinginan suatu zat, kemampuan untuk mengorientasikan dirinya sendiri baik ion maupun elektron individu, senyawa. Hal ini membuat air menjadi pelarut serbaguna (baik polar maupun netral).
- Komposisi air dan struktur molekul menjelaskan kemampuan senyawa ini untuk membentuk ikatan rangkap hidrogen, termasuk dengan senyawa lain yang memiliki pasangan elektron bebas (amonia, alkohol, dan lain-lain).
- Titik didih air cair adalah 100 0 , kristalisasi terjadi pada + 4 0 .Di bawah indikator ini adalah es. Jika tekanan dinaikkan, titik didih air akan naik tajam. Jadi, pada atmosfer tinggi dimungkinkan untuk melelehkan timah di dalamnya, tetapi pada saat yang sama bahkan tidak akan mendidih (lebih dari 300 0 ).
- Sifat-sifat air sangat penting bagi makhluk hidup. Misalnya, salah satu yang paling penting adalah tegangan permukaan. Ini adalah pembentukan film pelindung tertipis pada permukaan hidrogen oksida. Kita berbicara tentang air dalam keadaan cair. Sangat sulit untuk merobek film ini dengan tindakan mekanis. Para ilmuwan telah menemukan bahwa gaya yang sama dengan berat 100 ton akan dibutuhkan. Bagaimana cara menemukannya? Film ini terlihat jelas ketika air menetes dari keran secara perlahan. Dapat dilihat bahwa seolah-olah dalam semacam cangkang, yang membentang hingga batas dan berat tertentu dan pecah dalam bentuk tetesan bundar, sedikit terdistorsi oleh gravitasi. Karena tegangan permukaan, banyak benda dapat berada di permukaan air. Serangga dengan adaptasi khusus dapat bergerak bebas di atasnya.
- Air dan sifat-sifatnya adalah anomali dan unik. Ditinjau dari sifat organoleptiknya, senyawa ini berupa cairan tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Apa yang kita sebut rasa air adalah mineral dan bahan-bahan lain yang terlarut di dalamnya.
- Konduktivitas listrik hidrogen oksida dalam keadaan cair tergantung pada seberapa banyak dan garam apa yang terlarut di dalamnya. Air suling, yang tidak mengandung kotoran, tidak menghantarkan arus listrik.
Es adalah keadaan khusus air. Dalam struktur keadaan ini, molekul dihubungkan satu sama lain oleh ikatan hidrogen dan membentuk kisi kristal yang indah. Tetapi agak tidak stabil dan dapat dengan mudah retak, meleleh, yaitu berubah bentuk. Ada banyak rongga antara molekul, yang ukurannya melebihi ukuran partikel itu sendiri. Karena itu, kerapatan es lebih kecil daripada hidrogen oksida cair.
Ini sangat penting untuk sungai, danau, dan badan air tawar lainnya. Memang, di musim dingin, air di dalamnya tidak membeku sepenuhnya, tetapi hanya menjadi tertutup oleh lapisan es ringan yang mengapung. Jika sifat ini bukan karakteristik dari keadaan padat hidrogen oksida, maka reservoir akan membeku terus menerus. Kehidupan di bawah air tidak mungkin.
Selain itu, keadaan padat air sangat penting sebagai sumber pasokan air minum segar dalam jumlah besar. Ini adalah gletser.
Fenomena titik tripel dapat disebut sebagai sifat khusus air. Ini adalah keadaan di mana es, uap, dan cairan dapat eksis secara bersamaan. Ini membutuhkan kondisi seperti:
- tekanan tinggi - 610 Pa;
- suhu 0,01 0C.
Indeks transparansi air bervariasi tergantung pada kotoran. Cairan bisa benar-benar transparan, opalescent, keruh. Gelombang warna kuning dan merah diserap, sinar ungu menembus dalam.
Sifat kimia
Air dan sifat-sifatnya merupakan alat penting dalam memahami banyak proses kehidupan. Oleh karena itu, mereka telah dipelajari dengan sangat baik. Jadi, hidrokimia tertarik pada air dan sifat kimianya. Diantaranya adalah sebagai berikut:
- Kekakuan. Ini adalah sifat yang dijelaskan oleh adanya garam kalsium dan magnesium dan ionnya dalam larutan. Ini dibagi menjadi permanen (garam dari logam bernama: klorida, sulfat, sulfit, nitrat), sementara (hidrokarbonat), yang dihilangkan dengan mendidih. Di Rusia, air dilunakkan secara kimiawi sebelum digunakan untuk kualitas yang lebih baik.
- Mineralisasi. Properti berdasarkan momen dipol hidrogen oksida. Karena keberadaannya, molekul dapat menempel pada diri mereka sendiri banyak zat, ion, dan menahannya. Ini adalah bagaimana asosiasi, clathrates dan asosiasi lainnya terbentuk.
- Sifat redoks. Sebagai pelarut universal, katalis, asosiasi, air mampu berinteraksi dengan berbagai senyawa sederhana dan kompleks. Dengan beberapa, ia bertindak sebagai agen pengoksidasi, dengan yang lain, sebaliknya. Sebagai zat pereduksi, ia bereaksi dengan halogen, garam, beberapa logam yang kurang aktif, dan banyak zat organik. Transformasi terbaru dipelajari oleh kimia organik. Air dan sifat-sifatnya, khususnya sifat kimianya, menunjukkan betapa serbaguna dan uniknya air itu. Sebagai zat pengoksidasi, ia bereaksi dengan logam aktif, beberapa garam biner, banyak senyawa organik, karbon, metana. Secara umum, reaksi kimia yang melibatkan zat tertentu memerlukan pemilihan kondisi tertentu. Hasil reaksi akan tergantung pada mereka.
- Sifat biokimia. Air merupakan bagian integral dari semua proses biokimia dalam tubuh, menjadi pelarut, katalis dan media.
- Interaksi dengan gas dengan pembentukan klatrat. Air cair biasa dapat menyerap bahkan gas yang tidak aktif secara kimia dan menempatkannya di dalam rongga di antara molekul-molekul struktur internal. Senyawa seperti itu biasa disebut klatrat.
- Dengan banyak logam, hidrogen oksida membentuk hidrat kristal, di mana ia termasuk tidak berubah. Misalnya, tembaga sulfat (CuSO 4 * 5H 2 O), serta hidrat konvensional (NaOH * H 2 O dan lainnya).
- Air dicirikan oleh reaksi majemuk, di mana kelas zat baru (asam, basa, basa) terbentuk. Mereka tidak redoks.
- Elektrolisa. Di bawah aksi arus listrik, molekul terurai menjadi gas majemuk - hidrogen dan oksigen. Salah satu cara untuk mendapatkannya di laboratorium dan industri.
Dari sudut pandang teori Lewis, air merupakan asam lemah sekaligus basa lemah (amfolit). Artinya, kita dapat mengatakan tentang amfoterisitas tertentu dalam sifat kimia.
Air dan sifat-sifatnya yang bermanfaat bagi makhluk hidup
Sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya hidrogen oksida bagi semua makhluk hidup. Bagaimanapun, air adalah sumber kehidupan. Diketahui bahwa tanpanya seseorang tidak dapat hidup bahkan seminggu. Air, sifat dan signifikansinya sangat besar.
- Ini adalah pelarut universal, yaitu, mampu melarutkan senyawa organik dan anorganik, dan bertindak dalam sistem kehidupan. Itulah sebabnya air adalah sumber dan media untuk semua transformasi biokimia katalitik, dengan pembentukan senyawa kompleks vital yang kompleks.
- Kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen membuat zat ini universal dalam menjaga suhu tanpa mengubah keadaan agregasi. Jika bukan ini masalahnya, maka pada penurunan derajat sekecil apa pun, itu akan berubah menjadi es di dalam makhluk hidup, menyebabkan kematian sel.
- Bagi seseorang, air adalah sumber segala kebutuhan dan kebutuhan pokok rumah tangga: memasak, mencuci, membersihkan, mandi, mandi dan berenang, dll.
- Pabrik industri (kimia, tekstil, teknik, makanan, penyulingan minyak, dan lainnya) tidak akan dapat melakukan pekerjaan mereka tanpa partisipasi hidrogen oksida.
- Sejak zaman kuno, diyakini bahwa air adalah sumber kesehatan. Telah dan sedang digunakan hari ini sebagai bahan obat.
- Tumbuhan menggunakannya sebagai sumber makanan utama mereka, yang karenanya mereka menghasilkan oksigen - gas berkat kehidupan yang ada di planet kita.
Ada lusinan alasan lain mengapa air adalah zat yang paling tersebar luas, penting, dan diperlukan untuk semua benda hidup dan benda yang diciptakan secara artifisial. Kami hanya memberikan yang paling jelas, yang utama.
Siklus hidrologi air
Dengan kata lain, itu adalah siklus alaminya. Proses yang sangat penting yang memungkinkan Anda untuk terus mengisi kembali persediaan air yang terancam punah. Bagaimana cara kerjanya?
Ada tiga peserta utama: air tanah (atau tanah), air permukaan dan Samudra Dunia. Atmosfer, kondensasi dan pengendapan, juga penting. Juga peserta aktif dalam proses ini adalah tanaman (terutama pohon), yang mampu menyerap air dalam jumlah besar per hari.
Jadi, prosesnya adalah sebagai berikut. Air tanah mengisi kapiler bawah tanah dan mengalir ke permukaan dan Samudra Dunia. Air permukaan kemudian diserap oleh tanaman dan diangkut ke lingkungan. Penguapan juga terjadi dari wilayah yang luas di lautan, laut, sungai, danau, dan badan air lainnya. Setelah di atmosfer, apa yang air lakukan? Ini mengembun dan tumpah kembali sebagai curah hujan (hujan, salju, hujan es).
Jika proses-proses ini tidak terjadi, maka cadangan air, terutama air tawar, sudah akan habis sejak lama. Itulah sebabnya orang menaruh perhatian besar pada perlindungan dan siklus hidrologi normal.
Konsep air berat
Di alam, hidrogen oksida ada sebagai campuran isotopolog. Ini disebabkan oleh fakta bahwa hidrogen membentuk tiga jenis isotop: protium 1 H, deuterium 2 H, tritium 3 N. Oksigen, pada gilirannya, juga tidak ketinggalan dan membentuk tiga bentuk stabil: 16 O, 17 O, 18 O Berkat Ini bukan hanya air protium biasa dari komposisi H 2 O (1 H dan 16 O), tetapi juga deuterium dan tritium.
Pada saat yang sama, deuterium (2 H) yang stabil dalam struktur dan bentuk, yang termasuk dalam hampir semua perairan alami, tetapi dalam jumlah kecil. Dialah yang disebut berat. Ini sedikit berbeda dari normal atau ringan dalam segala hal.
Air berat dan sifat-sifatnya dicirikan oleh beberapa poin.
- Mengkristal pada suhu 3,82 0 .
- Mendidih diamati pada 101,42 0 .
- Kepadatannya adalah 1,1059 g / cm3.
- Sebagai pelarut, ini beberapa kali lebih buruk daripada air ringan.
- Memiliki rumus kimia D2O.
Saat melakukan eksperimen yang menunjukkan efek air seperti itu pada sistem kehidupan, ditemukan bahwa hanya jenis bakteri tertentu yang dapat hidup di dalamnya. Butuh waktu bagi koloni untuk beradaptasi dan menyesuaikan diri. Tetapi, setelah beradaptasi, mereka sepenuhnya memulihkan semua fungsi vital (reproduksi, nutrisi). Selain itu, mereka menjadi sangat tahan terhadap efek radiasi radioaktif. Percobaan pada katak dan ikan tidak memberikan hasil yang positif.
Bidang modern penerapan deuterium dan air berat yang dibentuk olehnya adalah rekayasa tenaga atom dan nuklir. Di bawah kondisi laboratorium, air tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan elektrolisis konvensional - air tersebut dibentuk sebagai produk sampingan. Deuterium sendiri dibentuk dengan distilasi hidrogen berulang dalam perangkat khusus. Penerapannya didasarkan pada kemampuan untuk memperlambat sintesis neutron dan reaksi proton. Ini adalah air berat dan isotop hidrogen yang merupakan dasar untuk membuat bom nuklir dan hidrogen.
Eksperimen tentang penggunaan air deuterium oleh orang-orang dalam jumlah kecil telah menunjukkan bahwa itu tidak bertahan lama - penarikan penuh diamati setelah dua minggu. Tidak mungkin menggunakannya sebagai sumber kelembaban untuk kehidupan, tetapi nilai teknisnya sangat besar.
Mencairkan air dan aplikasinya
Sejak zaman kuno, sifat-sifat air tersebut telah diidentifikasi oleh orang-orang sebagai kuratif. Telah lama diperhatikan bahwa ketika salju mencair, hewan mencoba meminum air dari genangan air yang terbentuk. Kemudian, struktur dan efek biologisnya pada tubuh manusia diselidiki secara menyeluruh.
Air yang mencair, karakteristik dan sifatnya berada di tengah-tengah antara cahaya biasa dan es. Dari dalam, ia dibentuk tidak hanya oleh molekul, tetapi oleh sekumpulan gugus yang dibentuk oleh kristal dan gas. Artinya, ada hidrogen dan oksigen di dalam rongga antara bagian struktural kristal. Secara umum, struktur air lelehan mirip dengan struktur es - strukturnya dipertahankan. Sifat fisik hidrogen oksida ini sedikit berubah dibandingkan dengan yang konvensional. Namun, efek biologis pada tubuh sangat baik.
Saat membekukan air, fraksi pertama berubah menjadi es bagian yang lebih berat - ini adalah isotop deuterium, garam, dan kotoran. Oleh karena itu, inti ini harus dihilangkan. Tapi sisanya adalah air murni, terstruktur dan sehat. Apa efeknya pada tubuh? Para ilmuwan dari Donetsk Research Institute menyebutkan jenis perbaikan berikut:
- Percepatan proses pemulihan.
- Memperkuat sistem kekebalan tubuh.
- Pada anak-anak, setelah menghirup air seperti itu, pilek dipulihkan dan disembuhkan, batuk, pilek, dan sebagainya.
- Pernapasan membaik, kondisi laring dan selaput lendir.
- Kesejahteraan umum seseorang, aktivitas meningkat.
Saat ini ada sejumlah pendukung pengolahan air lelehan yang menulis ulasan positif mereka. Namun, ada ilmuwan, termasuk dokter, yang tidak mendukung pandangan tersebut. Mereka percaya bahwa tidak akan ada kerugian dari air seperti itu, tetapi manfaatnya juga kecil.
Energi
Mengapa sifat-sifat air dapat berubah dan pulih selama transisi ke keadaan agregasi yang berbeda? Jawaban atas pertanyaan ini adalah sebagai berikut: koneksi ini memiliki memori informasinya sendiri, yang mencatat semua perubahan dan mengarah pada pemulihan struktur dan properti pada waktu yang tepat. Medan bioenergi, yang dilalui oleh bagian air (yang berasal dari luar angkasa), membawa muatan energi yang kuat. Pola ini sering digunakan dalam pengobatan. Namun, dari sudut pandang medis, tidak semua air mampu memberikan efek menguntungkan, termasuk efek informasi.
Apa itu air terstruktur?
Ini adalah air yang memiliki struktur molekul yang sedikit berbeda, susunan kisi kristal (seperti yang diamati pada es), tetapi masih cair (mencair juga termasuk jenis ini). Dalam hal ini, komposisi air dan sifat-sifatnya dari sudut pandang ilmiah tidak berbeda dari yang merupakan karakteristik hidrogen oksida biasa. Oleh karena itu, air terstruktur tidak dapat memiliki efek penyembuhan yang begitu luas, yang dikaitkan dengannya oleh ahli esoteris dan pendukung pengobatan alternatif.
Air adalah pelarut paling umum di planet Bumi, sangat menentukan sifat kimia terestrial sebagai ilmu. Sebagian besar kimia, pada awalnya sebagai ilmu, dimulai tepat sebagai kimia larutan zat dalam air. Kadang-kadang dianggap sebagai amfolit - dan asam dan basa pada saat yang sama (kation H + anion OH−). Dengan tidak adanya zat asing di dalam air, konsentrasi ion hidroksida dan ion hidrogen (atau ion hidronium) adalah sama, pKa kira-kira. enambelas.
Air adalah zat kimia yang cukup aktif. Molekul air yang sangat polar melarutkan ion dan molekul, membentuk hidrat dan hidrat kristal. Solvolisis, dan khususnya hidrolisis, terjadi di alam hidup dan mati, dan banyak digunakan dalam industri kimia.
Air bereaksi pada suhu kamar:
Dengan logam aktif (natrium, kalium, kalsium, barium, dll.)
Dengan senyawa halogen (fluor, klorin) dan interhalogen
Dengan garam yang dibentuk oleh asam lemah dan basa lemah, menyebabkan hidrolisis lengkapnya
Dengan anhidrida dan asam halida dari asam karboksilat dan anorganik
Dengan senyawa organologam aktif (dietilseng, reagen Grignard, metil natrium, dll.)
Dengan karbida, nitrida, fosfida, silisida, hidrida logam aktif (kalsium, natrium, litium, dll.)
Dengan banyak garam, membentuk hidrat
Dengan boran, silan
Dengan ketena, karbon dioksida
Dengan fluorida gas mulia
Air bereaksi ketika dipanaskan:
Dengan zat besi, magnesium
Dengan batu bara, metana
Dengan beberapa alkil halida
Air bereaksi dengan adanya katalis:
Dengan amida, ester asam karboksilat
Dengan asetilena dan alkuna lainnya
Dengan alkena
Dengan nitril
Sifat kimia air ditentukan oleh kekhasan strukturnya. Air adalah zat yang cukup stabil, mulai terurai menjadi hidrogen dan oksigen ketika dipanaskan hingga setidaknya 1000 ° C (terjadi disosiasi termal) atau di bawah pengaruh radiasi ultraviolet (disosiasi fotokimia).
Air termasuk senyawa reaktif. Misalnya, bereaksi dengan fluor. Klorin, ketika dipanaskan atau terkena cahaya, menguraikan air dengan pelepasan oksigen atom:
H2O + Cl2 = HCl + HClO (НСlО = l + )
Dalam kondisi normal, ia berinteraksi dengan logam aktif:
2H2O + Ca = Ca (OH) 2 + H2
2H2O + 2Na = 2NaOH + H2
Air juga bereaksi dengan banyak non-logam. Misalnya, ketika berinteraksi dengan oksigen atom, hidrogen peroksida terbentuk:
H2O + O = H2O2
Banyak oksida bereaksi dengan air membentuk basa dan asam:
CO2 + H2O = H2CO3
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ketika berinteraksi dengan beberapa garam, hidrat kristal terbentuk. Ketika dipanaskan, mereka kehilangan air kristalisasi:
Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3 * 10H2O
Air juga memecah sebagian besar garam (disebut hidrolisis).
Logam mulia tidak bereaksi dengan air.
Selain ion utama, yang kandungannya dalam air cukup tinggi, sejumlah elemen: nitrogen, fosfor, silikon, aluminium, besi, fluor - hadir di dalamnya dalam konsentrasi 0,1 hingga 10 mg / l. Mereka disebut mesoelemen (dari bahasa Yunani "mezos" - "tengah", "perantara").
Nitrogen dalam bentuk nitrat NO3- memasuki badan air dengan air hujan, dan dalam bentuk asam amino, urea (NH2) 2CO dan garam amonium NH4 + - selama penguraian residu organik.
Fosfor ada dalam air dalam bentuk hidrogen fosfat HPO32- dan dihidrogen fosfat H2PO3-, yang terbentuk sebagai hasil dekomposisi residu organik.
Silikon adalah komponen konstan dari komposisi kimia perairan alami. Ini difasilitasi, berbeda dengan komponen lain, oleh keberadaan senyawa silikon di mana-mana dalam batuan, dan hanya kelarutan yang rendah yang menjelaskan kandungan silikon yang rendah dalam air. Konsentrasi silikon di perairan alami biasanya beberapa miligram per liter. Di perairan bawah tanah, ia naik dan sering mencapai puluhan miligram per liter, dan di perairan panas - bahkan ratusan. Kelarutan silikon, selain suhu, sangat dipengaruhi oleh peningkatan pH larutan. Kandungan silikon yang relatif rendah di permukaan air, kalah dengan kelarutan silikon dioksida (125 mg/L pada 26°C, 170 mg/L pada 38°C), menunjukkan adanya proses di dalam air yang mengurangi konsentrasinya. Ini termasuk konsumsi silikon oleh organisme air, banyak di antaranya, seperti diatom, membangun kerangka mereka dari silikon. Selain itu, asam silikat, sebagai asam yang lebih lemah, dipindahkan dari larutan oleh asam karbonat:
Na4SiO4 + 4CO2 + 4H2O = H4SiO4 + 4NaHCO3
Mempromosikan ketidakstabilan silikon dalam larutan dan kecenderungan asam silikat dalam kondisi tertentu untuk menjadi gel. Dalam air asin yang sangat sedikit, silikon merupakan bagian yang signifikan, dan kadang-kadang merupakan bagian utama dari komposisi kimia air, meskipun kandungan absolutnya rendah. Kehadiran silikon dalam air merupakan hambatan serius dalam teknologi, karena selama perebusan air yang berkepanjangan, silikon membentuk kerak silikat yang sangat keras dalam boiler.
Aluminium memasuki badan air sebagai akibat dari aksi asam pada tanah liat (kaolin):
Al2 (OH) 4 + 6H + = 2SiO2 + 5H2O + 2Al3 +
Sumber utama besi adalah tanah liat yang mengandung besi. Residu organik (disebut di bawah sebagai "C"), jika bersentuhan dengannya, mereduksi besi menjadi bivalen, yang perlahan-lahan dicuci dalam bentuk garam bikarbonat atau asam humat:
2Fe2O3 + "C" + 4H2O + 7CO2 = 4Fe (HCO3) 2
Ketika air dengan ion Fe2 + terlarut di dalamnya bersentuhan dengan udara, besi dengan cepat teroksidasi, membentuk endapan coklat Fe (OH) 3 hidroksida. Seiring waktu, itu berubah menjadi bijih rawa - bijih besi coklat (limonit) FeO (OH). Bijih rawa Karelia digunakan pada abad ke-18 hingga ke-19 untuk produksi besi.
Lapisan kebiruan pada permukaan air adalah Fe(OH)3, yang terbentuk ketika air tanah yang mengandung ion Fe2+ bersentuhan dengan udara. Ini sering dikacaukan dengan film minyak, tetapi sangat mudah untuk membedakannya: film besi hidroksida memiliki tepi yang sobek. Jika permukaan air sedikit diaduk, lapisan hidroksida, tidak seperti lapisan minyak, tidak akan meluap.
Komposisi kimia air alami ditentukan oleh sejarah sebelumnya, yaitu. lintasan yang dibuat oleh air selama siklusnya. Jumlah zat terlarut dalam air tersebut akan tergantung, di satu sisi, pada komposisi zat yang bersentuhan dengannya, di sisi lain, pada kondisi di mana interaksi ini terjadi. Faktor-faktor berikut dapat mempengaruhi komposisi kimia air: batuan, tanah, organisme hidup, aktivitas manusia, iklim, relief, rezim air, vegetasi, kondisi hidrogeologi dan hidrodinamik, dll. Mari kita pertimbangkan hanya beberapa faktor yang mempengaruhi komposisi air .
Larutan tanah dan penyaringan presipitasi atmosfer melalui tanah dapat meningkatkan pembubaran batuan dan mineral. Ini adalah salah satu sifat tanah yang paling penting, yang mempengaruhi pembentukan komposisi air alami, adalah hasil dari peningkatan konsentrasi karbon dioksida dalam larutan tanah, yang dilepaskan selama respirasi organisme hidup dan sistem akar. dalam tanah dan pembusukan biokimia dari residu organik. Akibatnya, konsentrasi CO2 di udara tanah meningkat dari 0,033%, karakteristik udara atmosfer, menjadi 1% atau lebih di udara tanah (pada tanah liat berat, konsentrasi CO2 di udara tanah kadang-kadang mencapai 5-10 %, sehingga memberikan solusi efek agresif yang kuat terhadap batuan). Faktor lain yang meningkatkan efek agresif air yang disaring melalui tanah adalah bahan organik - humus tanah, yang terbentuk di tanah selama transformasi residu tanaman. Dalam komposisi humus, asam humat dan fulvat dan senyawa yang lebih sederhana, misalnya, asam organik (sitrat, oksalat, asetat, malat, dll.), amina, dll. harus disebutkan sebagai reagen aktif. Larutan tanah, diperkaya dengan asam organik dan CO2, sangat mempercepat pelapukan kimia aluminosilikat yang terkandung dalam tanah. Demikian pula, air yang disaring melalui tanah mempercepat pelapukan kimia aluminosilikat dan batuan karbonat yang mendasari tanah. Batu kapur mudah larut (hingga 1,6 g / l) kalsium bikarbonat:
CaCO3 + H2O + CO2 Ca (HCO3) 2
Hampir di seluruh bagian Eropa Rusia (kecuali untuk Karelia dan wilayah Murmansk), batugamping dan dolomit MgCO3 CaCO3 muncul cukup dekat dengan permukaan. Oleh karena itu, air di sini terutama mengandung kalsium dan magnesium bikarbonat. Di sungai-sungai seperti Volga, Don, Dvina Utara, dan anak-anak sungai utamanya, kalsium dan magnesium bikarbonat menyumbang 3/4 hingga 9/10 dari semua garam terlarut.
Garam juga masuk ke badan air sebagai akibat dari aktivitas manusia. Jadi, jalan ditaburi dengan natrium dan kalsium klorida di musim dingin untuk mencairkan es. Di musim semi, bersama dengan air yang meleleh, klorida mengalir ke sungai. Sepertiga klorida di sungai-sungai di bagian Eropa Rusia dibawa ke sana oleh manusia. Di sungai tempat kota-kota besar berdiri, bagian ini jauh lebih tinggi.
Relief daerah tersebut secara tidak langsung mempengaruhi komposisi air, berkontribusi pada pencucian garam dari massa batuan. Kedalaman sayatan erosi sungai memfasilitasi aliran air tanah yang lebih asin dari cakrawala yang lebih rendah ke sungai. Ini juga difasilitasi oleh jenis depresi lainnya (lembah sungai, parit, jurang), yang meningkatkan drainase daerah tangkapan.
Iklim, di sisi lain, menciptakan latar belakang umum di mana sebagian besar proses yang mempengaruhi pembentukan komposisi kimia air alami terjadi. Iklim terutama menentukan keseimbangan panas dan kelembaban, yang bergantung pada kadar air daerah dan volume limpasan air, dan, akibatnya, pengenceran atau konsentrasi larutan alami dan kemungkinan pembubaran zat atau pengendapannya.
Sumber daya badan air dan rasionya memiliki dampak besar pada komposisi kimia air dan perubahannya dari waktu ke waktu. Selama periode pencairan salju, air di sungai, danau dan waduk memiliki salinitas yang lebih rendah daripada selama periode ketika sebagian besar pasokan disediakan oleh air tanah dan air tanah. Keadaan ini digunakan untuk mengatur pengisian reservoir dan pembuangan air darinya. Biasanya, waduk diisi selama banjir musim semi, ketika air yang masuk memiliki salinitas yang lebih rendah.
Pernyataan bahwa air memainkan peran mendasar dalam kehidupan semua kehidupan di planet kita sepenuhnya dibenarkan, karena:
- permukaan bumi adalah 70% air;
- 70% air terkandung dalam tubuh manusia;
- luar biasa, bagaimanapun, berada pada tahap embrio, seseorang hampir seluruhnya terdiri dari air - lebih dari 95%;
- sepertiga air dalam tubuh bayi;
- dalam tubuh orang dewasa - 60% air. Dan hanya ketika seseorang berada di usia tua, tingkat air dalam tubuh mulai aktif berkurang.
Semua fakta dan angka ini adalah konfirmasi terbaik dari sifat unik air.
Sifat unik air: singkatnya
Air adalah cairan bening, tidak berasa yang tidak berbau, tetapi karakteristik utamanya benar-benar menakjubkan:
- indeks berat molekul adalah 18.0160;
- tingkat kepadatan - 1 g / cm³;
- air adalah pelarut yang unik: air mengoksidasi hampir semua jenis logam yang dikenal dan mampu menghancurkan batuan padat apa pun;
- setetes air berbentuk bola memiliki permukaan volume terkecil (optimal);
- koefisien tegangan permukaan adalah 72,75 * 10‾³N / m;
- air melampaui sebagian besar zat dalam hal kapasitas panas spesifik;
- juga mengejutkan bahwa air mampu menyerap sejumlah besar panas dan pada saat yang sama memanas sangat sedikit;
- air juga berbeda dalam kemampuan polimerisasi. Dalam hal ini, sifatnya menjadi agak berbeda, misalnya, perebusan air terpolimerisasi terjadi pada suhu yang lebih tinggi (sekitar 6-7 kali lebih tinggi) dari biasanya.
Sifat fisik air yang unik
Sifat unik air berbanding lurus dengan kemampuan molekulnya untuk membentuk asosiasi antarmolekul. Kemungkinan ini disediakan oleh ikatan hidrogen, serta interaksi orientasi, dispersi dan induksi (interaksi van der Waals). Molekul air adalah produk dari kedua formasi asosiatif (yang, pada kenyataannya, tidak memiliki struktur yang terorganisir) dan kelompok (yang sama saja berbeda dengan adanya struktur yang teratur). Cluster biasanya dipahami sebagai integrasi dari beberapa elemen yang identik dalam komposisi. Integrasi tersebut menjadi satu kesatuan yang berdiri sendiri dan ditandai dengan adanya sifat-sifat tertentu. Jika kita berbicara tentang keadaan cairan, maka molekul air yang berdekatan yang terintegrasi mampu membentuk struktur yang tidak stabil dan cepat berlalu. Ketika sampai pada keadaan beku, maka satu molekul memiliki ikatan yang kuat dengan empat molekul lain yang sama.
Dalam hal ini, Doctor of Biological Sciences S.V. Zenin. Dia menemukan kluster konstan yang mampu bertahan dalam jangka panjang. Ternyata air tidak lebih dari struktur volumetrik yang tersusun secara hierarkis. Struktur ini didasarkan pada senyawa seperti kristal. Setiap senyawa tersebut merupakan kumpulan 57 molekul independen. Secara alami, ini mengarah pada pembentukan asosiasi struktural dalam bentuk segi enam, yang, pada gilirannya, dicirikan sebagai lebih kompleks dan lebih tinggi. Setiap segi enam tersebut terdiri dari 912 molekul air independen. Akumulasi cluster adalah rasio oksigen dan hidrogen yang menonjol ke permukaan. Bentuk formasi seperti itu memberikan reaksi terhadap pengaruh eksternal apa pun, serta penampilan pengotor. Semua muka elemen dari setiap cluster tunduk pada pengaruh gaya tegangan Coulomb. Fakta inilah yang memungkinkan untuk mengidentifikasi keadaan air yang teratur sebagai matriks informasi khusus. Di dalam formasi ini, molekul air berinteraksi satu sama lain sesuai dengan skema komplementaritas muatan. Skema ini dikenal luas dalam penelitian DNA. Berkenaan dengan air, mengenai prinsip saling melengkapi, dapat dikatakan bahwa elemen struktural cairan dikumpulkan dalam klatrat, atau sel.
Sifat fisik dan kimia air yang unik
Untuk sekali lagi diyakinkan tentang sifat-sifat unik air, perlu untuk mempertimbangkan secara lebih rinci prinsip saling melengkapi. Jadi, biologi molekuler mendefinisikan komplementaritas sebagai timbal balik dari korespondensi unsur-unsur. Korespondensi ini menyediakan hubungan antara struktur yang saling melengkapi - ini dapat berupa radikal, dan makromolekul, dan molekul - dan juga ditentukan oleh sifat kimianya. Adapun clathrates (dari bahasa Latin clathratus 'dilindungi oleh kisi'), mereka didefinisikan sebagai senyawa independen, atau inklusi. Clathrates terbentuk sebagai hasil dari inklusi molekuler. Sederhananya, ini adalah "tamu" di rongga kerangka kristal, yang mencakup klatrat kisi atau molekul dari jenis yang berbeda (ini adalah "tuan rumah"). Selain itu, inklusi juga dapat terjadi pada rongga klatrat molekul, yang merupakan salah satu molekul inang yang besar.
Kesimpulannya menunjukkan dirinya sendiri: matriks informasi sintesis DNA adalah air, yang berarti air juga merupakan dasar informasi kehidupan di seluruh Semesta. Mempertimbangkan perhitungan statistik di mana dokter kimia mengambil bagian aktif. n. V.I.Slesarev, I.N.Serova, Ph.D. n. A.V. Kargopolova, MD A. V. Shabrov, air biasa mengandung:
- 60% molekul independen dan asosiasinya (bagian yang rusak);
- 40% dari cluster (bagian terstruktur).
Fakta bahwa air mampu membentuk kelompok, dalam struktur yang dikodekan informasi mengenai interaksi diletakkan, merupakan dasar beralasan untuk pernyataan bahwa air memiliki semacam memori. Air adalah sistem yang terbuka, mengatur diri sendiri dan dinamis. Dalam sistem ini, dengan setiap pengaruh eksternal, keseimbangan stasioner bergeser.
Apa sifat unik air?
Saat ini, ada banyak teknik yang memungkinkan Anda mendapatkan air terstruktur:
- magnetisasi;
- metode elektrolisis untuk memisahkan air menjadi "mati" (anolit) dan "hidup" (katolit);
- membekukan air dengan pencairan berikutnya secara alami.
Dengan kata lain, Anda dapat mengubah sifat-sifat air, sementara metode kimia dikecualikan, karakteristik gelombang (bidang) berubah.
Peneliti Jepang, Masaru Emoto, membuktikan bahwa air, yang terkena berbagai pengaruh luar, mampu mengubah struktur kristalnya. Dan perubahan ini bergantung, pertama-tama, pada informasi yang diperkenalkan, dan bukan pada tingkat pencemaran lingkungan itu sendiri.
Anehnya, air adalah atribut integral dari ritual banyak budaya dunia:
- sakramen pembaptisan dalam Ortodoksi;
- mandi di Sungai Gangga oleh umat Hindu;
- ritual pemurnian dalam paganisme.
Rupanya, perwakilan dari budaya ini, yang memprakarsai ritual ini, menyadari sifat informasi air, maka pertanyaan muncul secara alami: dari mana pengetahuan ini berasal? Atau apakah mereka mengharapkan keajaiban?
Nama-nama semua orang luar biasa, dengan satu atau lain cara, memiliki komponen "berair". Jadi mungkin semua ilmuwan di zaman kita sedang berjuang untuk mencari tahu apa yang telah lama diketahui oleh generasi kuno?
Patut dicatat bahwa Rod adalah dewa Slavia tertua. Tanpa membahas detail pembacaan rune kuno, dapat dikatakan bahwa para peneliti zaman kuno tidak sepakat tentang cara mengucapkan: "Tongkat" atau "Air" dengan benar. Ini berarti bahwa kedua versi memiliki hak untuk hidup. Tuhan itu satu, hanya namanya saja yang berbeda. Tuhan (Genus atau Waters) adalah kepatuhan tanpa syarat pada prinsip dualitas, atau "binernost". Tetapi air, seperti yang kita ketahui, bersifat ganda: ia mengandung oksigen dan hidrogen.
Di zaman teknologi tinggi kita, ketika dunia dikuasai oleh informasi, kita tidak dapat gagal untuk mengetahui bahwa semua ilmu pasti, seperti World Wide Web, didasarkan pada biner informasi - "nol dan satu". Jika Anda melihat kehidupan seseorang secara lebih spasial, maka kebenaran akan terungkap - seluruh keberadaan kita didasarkan pada biner. Prinsip dasar Batang (Tuhan) adalah awal dari yang terkecil dan sekaligus dasar dari seluruh Alam Semesta. Perairan (Batang) adalah dasar (matriks informasi) dari segala sesuatu yang ada di Bumi.
Tanpa ragu, Rod adalah entitas yang hidup dan tak ada habisnya. Sampai saat ini, para peneliti ilmiah telah mendekati kesimpulan bahwa airlah yang merupakan matriks kehidupan. Sekarang umat manusia harus menjelajahi medan (gelombang) esensi air. Studi lebih lanjut tentang sifat-sifat unik air menjadi tidak mungkin tanpa pembenaran filosofis, yang bersifat hermetis. Karena tidak mungkin membangun pendekatan ilmiah tanpa relevansi paradigma modern. Atau mungkin ini masih paradigma jaman dahulu? Hari ini, para ilmuwan yang berpikir bebas dan mencoba menemukan jawaban dengan cara yang agak tidak rasional, sampai pada kesimpulan bahwa perlu untuk mengintip ke zaman kuno.
Kita semua tahu bahwa molekul air terdiri dari dua (atom) hidrogen utuh dan satu oksigen utuh. Ilmuwan-ahli matematika (khususnya, Anda dapat merujuk pada karya-karya A. Korneev) telah membuktikan bahwa semua rumus fraktal didasarkan pada konstruksi matematika dari bentuk berikut:. Rumus ini diakui sebagai prinsip matematika asli dari penyebaran fraktal (holografik). Pola ini adalah jantung alam semesta. Kehadiran kode fraktal Semesta dikonfirmasi oleh rune dan laso genom lapangan.
Sifat unik air di alam telah dikenal sejak zaman kuno, itulah sebabnya perwakilan masyarakat kecil yang masih menggunakan metode perdukunan memperlakukan alam secara umum dan air secara khusus dengan rasa hormat yang luar biasa. Pikirkan saja etimologi kata "alam": inilah yang ada pada Kin! Ini berarti bahwa dengan mengabaikan air, kita memperlakukan Tuhan sendiri sebagaimana mestinya. Masyarakat modern adalah masyarakat konsumen, anggotanya memperlakukan satu sama lain seperti konsumen, apa yang bisa kita katakan tentang beberapa jenis air, tetapi sia-sia ...
Ngomong-ngomong, banyak ajaran filosofis sampai pada kesimpulan bahwa ada hubungan yang sangat langsung antara sikap seseorang terhadap air dan kesehatannya pada tingkat genetik. Ini berarti bahwa nasib juga tergantung pada bagaimana kita berhubungan dengan air. Ini mudah dijelaskan, karena fakta bahwa air memiliki ingatan adalah fakta. Ini berarti bahwa semua pikiran dan emosi kita - positif dan negatif - memiliki pengaruh kuat pada air yang ada di dalam diri kita (seperti yang kita ingat, air dalam tubuh kita adalah 60%). Air adalah entitas hidup, matriks informasi makhluk, ia mampu menyerap, mengingat dan memberikan informasi. Namun, jangan kaget, segelas air yang diletakkan di depan Anda bereaksi sangat halus terhadap keadaan batin, pikiran, emosi Anda. Dan mengingat pikiran dan emosi ini, dia membangun struktur geometris (termasuk bidang dan gelombang). Ada sejumlah besar opsi untuk struktur seperti itu. Dengan kata lain, Anda dapat membuat penyembuh dan peracun dari segelas air ini. Air adalah simbol kami
bawah sadar (tidak sadar), bukan tanpa alasan bahwa kartu Tarot mengandung gambar "perairan alam bawah sadar." Mungkin tidak ada yang meragukan bahwa air adalah sumber informasi, pemelihara dan penyalur.
Beberapa kata tentang psikolinguistik
Tidak perlu dijelaskan bahwa ada hubungan langsung antara roh manusia dan akal. Konseptualitas pemikiran manusia juga tidak dipertanyakan. Akibatnya, tingkat kualitas pemikiran kita secara langsung bergantung pada bahasa yang kita gunakan untuk berpikir. Mungkin itu sebabnya ada kesalahpahaman antara orang-orang yang berbicara bahasa yang berbeda?
Misalnya, pemikiran primordial Rusia adalah holografik, karena bahasa Rusia / Slavia, dan dengan itu alfabet, didasarkan pada prinsip fraktalitas. Itulah sebabnya satu dan kata yang sama dapat ditulis oleh rune independen atau kombinasinya, mengacu pada bagian rantai genom yang berbeda. Sekali lagi, pertimbangkan kata "air": jika Anda menuliskannya dalam rune, Anda mendapatkan vercana-dagaz. Kombinasi arcana kedua dan keempat adalah rumus konseptual [I + E] ("informasi + energi dalam informasi"). Dan ini sudah merupakan elemen yang terkait dengan persamaan Trinity. Mari kita coba menguraikan: air adalah "komunikasi (komunikasi) + energi pertumbuhan." Dalam bahasa orang biasa di jalan, kombinasi konseptual seperti itu terdengar seperti "informasi untuk tindakan".
Jiwa Rusia, semangat Rusia adalah teka-teki bagi orang asing, teka-teki yang hampir tidak akan pernah bisa mereka pecahkan. Kami berpikir secara paradoks, hidup dengan emosi, melakukan tindakan sembrono. Luasnya jiwa kita tidak tunduk pada penjelasan logis apa pun untuk orang asing. Kami ironis tentang diri kami sendiri - cukup untuk membuka dongeng tentang Ivanushka the Fool - tetapi pada kenyataannya, pandangan dunia di dalam diri kami tidak ada hubungannya dengan kehati-hatian yang datar. Tetapi bagi banyak negara lain, ini adalah sesuatu dari dimensi yang berbeda.
Sayangnya, dalam hiruk pikuk urusan dan kekhawatiran sehari-hari, kita tidak mendengarkan ucapan kita sendiri, kita tidak merenungkan makna sucinya. Kaum muda modern sepenuhnya meremehkan kekayaan dan keserbagunaan budaya asli mereka, mencoba menggunakan frasa asing yang modis dengan cara yang terbuka. Mungkin sudah waktunya bagi kita untuk berhenti memanjakan bahasa kita sendiri dengan kata-kata asing, dan menggunakan apa yang diberikan kepada kita oleh zaman kuno. Bagaimanapun, ada begitu banyak Tuhan dalam bahasa Native kita!
11.1. Pembubaran fisik
Ketika suatu zat memasuki air, ia dapat:
a) larut dalam air, yaitu bercampur dengannya pada tingkat atom-molekul;
b) melakukan reaksi kimia dengan air;
c) tidak larut dan tidak bereaksi.
Hasil interaksi zat dengan air bergantung pada apa? Tentu, pada karakteristik zat dan karakteristik air.
Mari kita mulai dengan pelarutan dan pertimbangkan karakteristik air dan zat yang berinteraksi dengannya yang paling penting dalam proses ini.
Masukkan ke dalam dua tabung reaksi sebagian kecil naftalena C10H8. Tuang air ke salah satu tabung reaksi, dan ke tabung lainnya - heptana 7 16 (Anda dapat menggunakan bensin alih-alih heptana murni). Naftalena akan larut dalam heptana, tetapi tidak dalam air. Mari kita periksa apakah naftalena benar-benar larut dalam heptana atau bereaksi dengannya. Untuk melakukan ini, taruh beberapa tetes larutan di atas gelas dan tunggu sampai heptana menguap - kristal pipih tidak berwarna terbentuk di gelas. Fakta bahwa itu adalah naftalena dapat dilihat dari baunya yang khas.
Salah satu perbedaan antara heptana dan air adalah molekulnya bersifat non-polar, sedangkan molekul air bersifat polar. Selain itu, ada ikatan hidrogen antara molekul air, tetapi tidak ada ikatan hidrogen antara molekul heptana.
Untuk melarutkan naftalena dalam heptana, diperlukan pemutusan ikatan antar molekul yang lemah antara molekul naftalena dan ikatan antar molekul yang lemah antara molekul heptana. Setelah pembubaran, ikatan antarmolekul yang sama lemahnya terbentuk antara molekul naftalena dan heptana. Efek termal dari proses semacam itu praktis nol.
Bagaimana naftalena larut dalam heptana? Hanya karena faktor entropi (gangguan tumbuh dalam sistem naftalena - heptana).
Untuk melarutkan naftalena dalam air, selain ikatan lemah antar molekulnya, perlu juga untuk memutuskan ikatan hidrogen antar molekul air. Dalam hal ini, ikatan hidrogen antara naftalena dan molekul air tidak terbentuk. Prosesnya ternyata bersifat endotermik dan sangat tidak menguntungkan sehingga faktor entropi tidak dapat membantu di sini.
Dan jika alih-alih naftalena kita mengambil zat lain, yang molekulnya mampu membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, akankah zat seperti itu larut dalam air?
Jika tidak ada hambatan lain, maka akan ada. Misalnya, Anda tahu bahwa gula (sukrosa C 12 H 22 O 11) larut sempurna dalam air. Melihat rumus struktur sukrosa, Anda akan melihat bahwa molekulnya mengandung gugus –O – H yang mampu membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air.
Pastikan secara eksperimental bahwa sukrosa sedikit larut dalam heptana, dan coba jelaskan sendiri mengapa sifat naftalena dan sukrosa sangat berbeda.
Pelarutan naftalena dalam heptana dan sukrosa dalam air disebut pembubaran fisik.
Hanya zat molekuler yang dapat larut secara fisik.
Komponen lain dari solusi disebut zat terlarut.
Pola yang telah kami identifikasi juga berlaku untuk kasus pelarutan dalam air (dan di sebagian besar pelarut lainnya) zat cair dan gas. Jika semua zat pembentuk larutan berada dalam keadaan agregasi yang sama sebelum pelarutan, maka zat yang lebih besar dalam larutan biasanya disebut pelarut. Pengecualian untuk aturan ini adalah air: biasanya disebut pelarut, bahkan jika kurang dari zat terlarut.
Alasan pembubaran fisik suatu zat dalam air tidak hanya pembentukan ikatan hidrogen antara molekul zat terlarut dan air, tetapi juga pembentukan jenis ikatan antarmolekul lainnya. Ini terjadi terutama dalam kasus pelarutan zat gas dalam air (misalnya, karbon dioksida atau klorin), di mana molekul tidak terikat satu sama lain sama sekali, serta beberapa cairan dengan ikatan antarmolekul yang sangat lemah (misalnya, brom). Keuntungan energi dicapai di sini karena orientasi dipol (molekul air) di sekitar molekul polar atau ikatan polar dalam zat terlarut, dan dalam kasus klorin atau bromin, hal itu disebabkan oleh kecenderungan untuk melampirkan elektron atom klorin dan bromin, yang juga diawetkan dalam molekul zat sederhana ini (untuk lebih jelasnya - dalam 11.4).
Dalam semua kasus ini, zat kurang larut dalam air daripada selama pembentukan ikatan hidrogen.
Jika Anda menghilangkan pelarut dari larutan (misalnya, seperti yang Anda lakukan dalam kasus larutan naftalena dalam heptana), maka zat terlarut akan dilepaskan dalam bentuk kimia yang tidak berubah.
SOLUSI FISIK, PELARUT.
1 jelaskan mengapa heptana tidak larut dalam air
2. Sebutkan tanda efek termal dari pelarutan etil alkohol (etanol) dalam air.
3. Mengapa amonia sangat larut dalam air, dan oksigen buruk?
4. Zat mana yang lebih mudah larut dalam air - amonia atau fosfin (PH 3)?
5. Jelaskan alasan kelarutan ozon dalam air lebih baik daripada oksigen.
6. Tentukan fraksi massa glukosa (gula anggur, C 6 H 12 O 6) dalam larutan berair jika 120 ml air dan 30 g glukosa digunakan untuk pembuatannya (ambil massa jenis air sama dengan 1 g / ml ). Berapa konsentrasi glukosa dalam larutan ini jika massa jenis larutan adalah 1,15 g/ml?
7. Berapa banyak gula (sukrosa) yang dapat diisolasi dari 250 g sirup dengan fraksi massa air sama dengan 35%?
1. Percobaan pelarutan berbagai zat dalam berbagai pelarut.
2. Persiapan solusi.
11.2. Pembubaran kimia
Pada paragraf pertama, kami mempertimbangkan kasus pembubaran zat di mana ikatan kimianya tetap tidak berubah. Tapi ini tidak selalu terjadi.
Tempatkan beberapa kristal natrium klorida dalam tabung reaksi dan tambahkan air. Setelah beberapa saat, kristal akan larut. Apa yang terjadi?
Natrium klorida adalah zat non-molekul. Kristal NaCl tersusun atas ion Na dan Cl. Ketika kristal seperti itu memasuki air, ion-ion ini masuk ke dalamnya. Dalam hal ini, ikatan ion dalam kristal dan ikatan hidrogen antara molekul air terputus. Ion yang terperangkap dalam air berinteraksi dengan molekul air. Dalam kasus ion klorida, interaksi ini dibatasi oleh gaya tarik elektrostatik molekul air dipol ke anion, dan dalam kasus kation natrium, interaksi ini mendekati donor-akseptor di alam. Either way, ion tertutup cangkang hidrasi(gbr.11.1).
Dalam bentuk persamaan reaksi, dapat ditulis sebagai berikut:
NaCl cr + ( n + M) H2O = + A
atau disingkat 
dimana indeks aq berarti ion itu terhidrasi... Persamaan seperti itu disebut persamaan ion.
Anda juga dapat menuliskan persamaan "molekuler" dari proses ini: (nama ini telah dipertahankan sejak diasumsikan bahwa semua zat terdiri dari molekul)
Ion terhidrasi kurang tertarik satu sama lain, dan energi gerak termal cukup untuk mencegah ion-ion ini saling menempel menjadi kristal.
Dalam praktiknya, keberadaan ion dalam larutan dapat dengan mudah dikonfirmasi dengan mempelajari konduktivitas listrik natrium klorida, air, dan larutan yang dihasilkan. Anda sudah tahu bahwa kristal natrium klorida tidak menghantarkan arus listrik, karena meskipun mengandung partikel bermuatan - ion, mereka "tetap" di dalam kristal dan tidak dapat bergerak. Air menghantarkan arus listrik dengan sangat buruk, karena meskipun ion oksonium dan ion hidroksida terbentuk di dalamnya karena autoprotolisis, mereka sangat
sedikit. Larutan natrium klorida, di sisi lain, menghantarkan arus listrik dengan baik, karena ada banyak ion di dalamnya, dan mereka dapat bergerak bebas, termasuk di bawah pengaruh tegangan listrik.
Energi harus dikeluarkan untuk memutuskan ikatan ion dalam kristal dan ikatan hidrogen dalam air. Ketika ion terhidrasi, energi dilepaskan. Jika konsumsi energi untuk memutuskan ikatan melebihi energi yang dilepaskan selama hidrasi ion, maka pelarutan endotermik, dan jika sebaliknya, maka - eksotermik.
Natrium klorida larut dalam air dengan efek termal praktis nol, oleh karena itu, pembubaran garam ini hanya terjadi karena peningkatan entropi. Tetapi biasanya pelarutan disertai dengan pelepasan panas yang nyata (Na 2 CO 3, CaCl 2, NaOH, dll.) atau penyerapannya (KNO 3, NH 4 Cl, dll.), misalnya:
Ketika air diuapkan dari larutan yang diperoleh dengan pelarutan kimia, zat terlarut dilepaskan kembali dari mereka dalam bentuk kimia yang tidak berubah.
| Pembubaran kimia- pembubaran, di mana pemutusan ikatan kimia terjadi. |
Baik dengan pelarutan fisik maupun kimia, terbentuk larutan zat yang kita larutkan, misalnya larutan gula dalam air atau larutan natrium klorida dalam air. Dengan kata lain, zat terlarut dapat dipisahkan dari larutan dengan menghilangkan air.
HIDRAT SHELL, HIDRASI, PEMBURUHAN KIMIA.
Berikan tiga contoh zat yang Anda ketahui: a) larut dalam air atau bereaksi dengannya, b) tidak larut dalam air dan tidak bereaksi dengannya.
2. Apa yang dimaksud dengan pelarut dan zat terlarut (atau zat) dalam larutan berikut: a) air sabun, b) cuka meja, c) vodka d) asam klorida, e) bahan bakar untuk sepeda motor, f) apotek " hidrogen peroksida", g) air soda, i) "hijau cemerlang", j) cologne?
Jika mengalami kesulitan, konsultasikan dengan orang tua Anda.
3. Buat daftar metode di mana Anda dapat menghilangkan pelarut dari larutan cair.
4. Bagaimana Anda memahami ungkapan "secara kimiawi tidak berubah" di paragraf terakhir paragraf pertama bab ini? Perubahan apa yang dapat terjadi pada suatu zat sebagai akibat dari pembubarannya dan pemisahan selanjutnya dari larutan?
5. Diketahui bahwa lemak tidak larut dalam air, tetapi larut dengan baik dalam bensin. Berdasarkan ini, apa yang dapat dikatakan tentang struktur molekul lemak?
6. Tuliskan persamaan kelarutan kimia dalam air dari zat ionik berikut:
a) perak nitrat, b) kalsium hidroksida, c) sesium iodida, d) kalium karbonat, e) natrium nitrit, f) amonium sulfat.
7. Tuliskan persamaan kristalisasi zat dari larutan yang tercantum dalam tugas 6, saat menghilangkan air.
8. Apa perbedaan antara larutan yang diperoleh dengan pelarutan fisika zat dari larutan yang diperoleh dengan pelarutan kimia? Apa kesamaan dari solusi ini?
9. Tentukan massa garam yang harus dilarutkan dalam 300 ml air untuk mendapatkan larutan dengan fraksi massa garam ini sama dengan 0,1. Massa jenis air adalah 1 g / ml dan massa jenis larutan adalah 1,05 g / ml. Berapa konsentrasi garam dalam larutan yang dihasilkan jika berat formulanya adalah 101 hari?
10. Berapa banyak air dan barium nitrat yang harus diambil untuk membuat 0,5 l larutan 0,1 M zat ini (kerapatan larutan 1,02 g / ml)?
Percobaan pelarutan zat ionik dalam air.
11.3. Solusi jenuh. Kelarutan
Setiap bagian natrium klorida (atau zat serupa lainnya) yang ditempatkan dalam air akan selalu larut sempurna jika, selain proses pelarutan
proses sebaliknya tidak akan terjadi - proses kristalisasi zat awal dari larutan:
Pada saat kristal ditempatkan di dalam air, laju proses kristalisasi adalah nol, tetapi ketika konsentrasi ion dalam larutan meningkat, ia meningkat dan pada titik tertentu menjadi sama dengan laju disolusi. Keadaan setimbang terjadi pada:
larutan yang dihasilkan disebut jenuh.
Sebagai karakteristik seperti itu, fraksi massa zat terlarut, konsentrasinya, atau kuantitas fisik lain yang mencirikan komposisi larutan dapat digunakan.
Menurut kelarutannya dalam pelarut tertentu, semua zat dibagi menjadi larut, sedikit larut dan praktis tidak larut. Biasanya, zat yang praktis tidak larut disebut tidak larut. Untuk batas bersyarat antara zat larut dan sukar larut, kelarutan diambil sama dengan 1 g dalam 100 g H 2 O ( w 1%), dan untuk batas bersyarat antara zat yang sukar larut dan tidak larut - kelarutan sama dengan 0,1 g dalam 100 g H 2 O ( w 0,1%).
Kelarutan suatu zat bergantung pada suhu. Karena kelarutan adalah karakteristik kesetimbangan, perubahannya dengan perubahan suhu terjadi sepenuhnya sesuai dengan prinsip Le Chatelier, yaitu, dengan pembubaran eksotermik suatu zat, kelarutannya menurun dengan meningkatnya suhu, dan dengan pembubaran endotermik, kelarutannya meningkat.
Larutan yang pada kondisi yang sama zat terlarutnya kurang dari jenuh disebut tak jenuh.
SOLUSI JENUH; SOLUSI TAK JENUH; KELARUTAN ZAT; Zat Larut, Sedikit Larut dan Tidak Larut.
1. Tuliskan persamaan kesetimbangan dalam larutan jenuh - sistem endapan untuk a) kalium karbonat, b) perak nitrat dan c) kalsium hidroksida.
2. Tentukan fraksi massa kalium nitrat dalam larutan berair garam ini jenuh pada 20 ° C, jika selama pembuatan larutan tersebut 100 g kalium nitrat ditambahkan ke 200 g air, dan pada saat yang sama, setelah akhir pembuatan larutan, 36,8 g kalium nitrat tidak larut.
3. Apakah mungkin pada 20 ° C untuk menyiapkan larutan berair kalium kromat K 2 CrO 4 dengan fraksi massa zat terlarut sama dengan 45%, jika pada suhu ini tidak lebih dari 63,9 g garam ini dilarutkan dalam 100 g air.
4. Fraksi massa kalium bromida dalam larutan berair jenuh pada 0 ° C adalah 34,5%, dan pada 80 ° C - 48,8%. Tentukan massa kalium bromida yang dilepaskan pada pendinginan hingga 0 ° C 250 g larutan berair garam ini jenuh pada 80 ° C.
5. Fraksi massa kalsium hidroksida dalam larutan berair jenuh pada 20 ° C adalah 0,12%. Berapa liter larutan kalsium hidroksida (air kapur) jenuh pada suhu ini dapat diperoleh dengan 100 g kalsium hidroksida? Ambil kerapatan larutan sama dengan 1 g / ml.
6. Pada 25 ° C, fraksi massa barium sulfat dalam larutan air jenuh adalah 2,33 · 10 –2%. Tentukan volume minimum air yang diperlukan untuk melarutkan 1 g garam ini sepenuhnya.
pembuatan larutan jenuh.
11.4. Reaksi kimia zat dengan air
Banyak zat yang bersentuhan dengan air masuk ke dalam reaksi kimia dengannya. Sebagai hasil dari interaksi ini, dengan kelebihan air, seperti halnya pelarutan, larutan diperoleh. Tetapi jika kita menghilangkan air dari larutan ini, kita tidak akan mendapatkan zat aslinya.
Produk apa yang terbentuk ketika suatu zat bereaksi dengan air? Itu tergantung pada jenis ikatan kimia dalam zat; jika ikatannya kovalen, maka pada derajat polaritas ikatan tersebut. Selain itu, faktor lain juga berpengaruh, beberapa di antaranya akan kita kenali.
a) Senyawa yang memiliki ikatan ion
Sebagian besar senyawa ionik larut secara kimiawi dalam air atau tidak larut. Hidrida ionik dan oksida terpisah, yaitu senyawa yang mengandung unsur yang sama seperti air itu sendiri, dan beberapa zat lainnya. Mari kita perhatikan perilaku oksida ionik dalam kontak dengan air menggunakan kalsium oksida sebagai contoh.
Kalsium oksida, sebagai zat ionik, dapat larut secara kimia dalam air. Dalam hal ini, ion kalsium dan ion oksida akan masuk ke dalam larutan. Tetapi anion bermuatan ganda bukanlah keadaan valensi atom oksigen yang paling stabil (jika hanya karena energi afinitas untuk elektron kedua selalu negatif, dan jari-jari ion oksida relatif kecil). Oleh karena itu, atom oksigen cenderung menurunkan muatan formalnya. Di hadapan air, ini mungkin. Ion oksida yang tertangkap pada permukaan kristal berinteraksi dengan molekul air. Reaksi ini dapat direpresentasikan sebagai diagram yang menunjukkan mekanismenya ( diagram mekanisme).
Untuk pemahaman yang lebih baik tentang apa yang terjadi, kami secara kondisional membagi proses ini menjadi beberapa tahap:
1. Molekul air berubah menjadi ion oksida oleh atom hidrogen (bermuatan berlawanan).
2. Ion oksida dibagi dengan atom hidrogen oleh pasangan elektron bebas; ikatan kovalen terbentuk di antara mereka (dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor).
3. Pada atom hidrogen dalam orbital valensi tunggal (1 S) ada empat elektron (dua "lama" dan dua "baru"), yang bertentangan dengan prinsip Pauli. Oleh karena itu, atom hidrogen menyerahkan sepasang elektron ikatan (elektron "lama") kepada atom oksigen, yang merupakan bagian dari molekul air, terutama karena pasangan elektron ini sebagian besar sudah berpindah ke atom oksigen. Ikatan antara atom hidrogen dan atom oksigen terputus.
4. Karena pembentukan ikatan oleh mekanisme donor-akseptor, muatan formal pada ion oksida sebelumnya menjadi sama dengan -1 e; pada atom oksigen, yang sebelumnya merupakan bagian dari molekul air, muncul muatan, juga sama dengan -1 e... Dengan demikian, dua ion hidroksida terbentuk.
5. Ion kalsium, sekarang tidak terikat oleh ikatan ionik dengan ion oksida, masuk ke dalam larutan dan terhidrasi: 
Muatan positif ion kalsium, seolah-olah, "kabur" di seluruh ion terhidrasi.
6. Ion hidroksida yang terbentuk juga terhidrasi: 
Dalam hal ini, muatan negatif ion hidroksida juga "tercuci".
Persamaan ion total dari reaksi kalsium oksida dengan air
CaO cr + H 2 O Ca 2 aq+ 2OH aq .
Ion kalsium dan ion hidroksida muncul dalam larutan dengan perbandingan 1 : 2. Hal yang sama akan terjadi jika kalsium hidroksida dilarutkan dalam air. Memang, dengan menguapkan air dan mengeringkan residu, kita dapat memperoleh kristal kalsium hidroksida dari larutan ini (tetapi tidak berarti oksida!). Oleh karena itu, persamaan untuk reaksi ini sering ditulis sebagai berikut:
CaO cr + H 2 O = Ca (OH) 2p
dan disebut " molekuler"persamaan reaksi ini. Dalam persamaan tersebut dan persamaan lainnya, indeks huruf terkadang tidak diberikan, yang seringkali sangat memperumit pemahaman tentang proses yang terjadi, atau hanya menyesatkan. Pada saat yang sama, tidak adanya indeks huruf dalam persamaan diperbolehkan, misalnya, saat menyelesaikan tugas perhitungan
Selain kalsium oksida, oksida berikut juga berinteraksi dengan air: Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O, SrO, BaO - yaitu, oksida dari logam yang bereaksi sendiri dengan air . Semua oksida ini adalah oksida dasar. Oksida ionik lainnya tidak bereaksi dengan air.
Hidrida ionik, misalnya, natrium hidrida NaH, bereaksi dengan cara yang persis sama dengan air. Ion natrium hanya terhidrasi, sedangkan ion hidrida bereaksi dengan molekul air:
Akibatnya, natrium hidroksida tetap berada dalam larutan.
Persamaan ion dari reaksi ini
NaH cr + H 2 O = Na aq+ OH aq+ H2,
dan persamaan "molekul"nya adalah NaH cr + H 2 O = NaOH p + H 2.
b) Zat dengan ikatan logam
Sebagai contoh, pertimbangkan interaksi dengan air natrium.
Pada diagram, kurva setengah panah berarti transfer atau pergerakan satu listrik
Atom natrium cenderung melepaskan satu-satunya elektron valensinya. Begitu berada di dalam air, ia dengan mudah menyerahkannya ke atom hidrogen dari molekul air (ada + yang signifikan di atasnya) dan berubah menjadi kation natrium (Na). Atom hidrogen, setelah menerima elektron, menjadi netral (Н ·
) dan tidak dapat lagi menahan sepasang elektron yang menghubungkannya dengan atom oksigen (ingat prinsip Pauli). Sepasang elektron ini sepenuhnya pergi ke atom oksigen (dalam molekul air ia telah dipindahkan ke arahnya, tetapi hanya sebagian). Atom oksigen memperoleh muatan formal A, ikatan antara atom hidrogen dan oksigen terputus, dan ion hidroksida (O – H) terbentuk.
Nasib partikel yang dihasilkan berbeda: ion natrium berinteraksi dengan molekul air lainnya dan, secara alami, terhidrasi
seperti ion natrium, ion hidroksida terhidrasi, dan atom hidrogen, "menunggu" kemunculan atom hidrogen lain yang serupa, dengannya membentuk molekul hidrogen 2H ·
= H2
Karena non-polaritas molekulnya, hidrogen praktis tidak larut dalam air dan dilepaskan dari larutan dalam bentuk gas. Persamaan ion dari reaksi ini
2Na cr + 2H 2 O = 2Na aq+ 2OH aq+ H2
sebuah "molekul" -
2Na cr + 2H 2 O = 2NaOH p + H 2
Sama seperti natrium, Li, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba bereaksi hebat dengan air pada suhu kamar. Ketika dipanaskan, Mg juga bereaksi dengannya, serta beberapa logam lainnya.
c. Zat yang memiliki ikatan kovalen
Dari zat yang memiliki ikatan kovalen dengan air, hanya zat yang dapat bereaksi
a) ikatan yang sangat polar, yang membuat zat ini memiliki beberapa kesamaan dengan senyawa ionik, atau
b) yang termasuk atom dengan kecenderungan yang sangat tinggi untuk melampirkan elektron.
Dengan demikian, mereka tidak bereaksi dengan air dan tidak larut di dalamnya (atau sangat sedikit larut):
a) intan, grafit, silikon, fosfor merah dan zat non-molekul sederhana lainnya;
b) silikon dioksida, silikon karbida dan zat non-molekul kompleks lainnya;
c) metana, heptana dan zat molekul lainnya dengan ikatan polaritas rendah;
d) hidrogen, belerang, fosfor putih, dan zat molekul sederhana lainnya, yang atom-atomnya tidak terlalu cenderung untuk mengikat elektron, serta nitrogen, yang molekulnya sangat kuat.
Yang paling penting adalah interaksi dengan air dari molekul oksida, hidrida dan hidroksida, dan di antara zat sederhana - halogen.
Kami akan mempertimbangkan bagaimana molekul oksida bereaksi dengan air menggunakan contoh belerang trioksida:
Molekul air, karena salah satu pasangan elektron bebas atom oksigen, menyerang atom belerang bermuatan positif (+) dan bergabung dengan ikatan O – S, dan muatan formal B muncul pada atom oksigen. elektron ekstra, atom belerang berhenti memegang pasangan elektron dari salah satu ikatan, yang sepenuhnya ditransfer ke atom oksigen yang sesuai, di mana, karena ini, muatan formal A muncul. Kemudian pasangan elektron bebas oksigen ini atom diterima oleh salah satu atom hidrogen yang merupakan bagian dari molekul air, yang dengan demikian berpindah dari satu atom oksigen ke atom oksigen lainnya ... Akibatnya, molekul asam sulfat terbentuk. persamaan reaksi:
SO3 + H2O = H2SO4.
N 2 O 5, P 4 O 10 dan beberapa molekul oksida lainnya bereaksi dengan cara yang serupa, tetapi agak lebih rumit dengan air. Mereka semua adalah oksida asam.
N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3;
P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4.
Dalam semua reaksi ini, asam terbentuk, yang, dengan adanya kelebihan air, bereaksi dengannya. Tapi, sebelum mempertimbangkan mekanisme reaksi ini, mari kita lihat bagaimana hidrogen klorida, zat molekul dengan ikatan kovalen polar kuat antara atom hidrogen dan klorin, bereaksi dengan air:
Sebuah molekul polar hidrogen klorida, sekali dalam air, berorientasi seperti yang ditunjukkan pada diagram (muatan berlawanan dari dipol tertarik). Kulit elektron jarang karena polarisasi (1 S-EO) dari atom hidrogen menerima pasangan elektron bebas sp 3-elektron hibrida dari atom oksigen, dan hidrogen menempel pada molekul air, sepenuhnya menyumbangkan sepasang elektron ke atom klorin, yang mengikat atom-atom ini dalam molekul hidrogen klorida. Akibatnya, atom klorin diubah menjadi ion klorida, dan molekul air diubah menjadi ion oksonium. persamaan reaksi:
HCl g + H 2 O = H 3 O aq+ Cl aq .
Pada suhu rendah, kristal oksonium klorida (H 3 O) Cl ( T pl = -15 °C).
Interaksi HCl dan H 2 O dapat dibayangkan dengan cara lain:
yaitu, sebagai akibat dari transfer proton dari molekul hidrogen klorida ke molekul air. Oleh karena itu, ini adalah reaksi asam-basa.
Interaksi asam nitrat dengan air terjadi dengan cara yang sama.
yang juga dapat direpresentasikan sebagai transfer proton:
Asam, dalam molekul yang memiliki beberapa hidroksil (gugus OH), bereaksi dengan air dalam beberapa tahap (bertahap). Contohnya adalah asam sulfat.
Proton kedua dipecah jauh lebih sulit daripada yang pertama, sehingga tahap kedua dari proses ini dapat dibalik. Setelah membandingkan besar dan distribusi muatan dalam molekul asam sulfat dan dalam ion hidrosulfat, coba jelaskan sendiri fenomena ini.
Setelah pendinginan, zat individu dapat diisolasi dari larutan asam sulfat: (H 3 O) HSO 4 (t pl = 8,5 ° C) dan (H 3 O) 2 SO 4 (t pl = - 40 ° C).
Anion yang terbentuk dari molekul asam setelah pelepasan satu atau lebih proton disebut residu asam.
Dari molekul zat sederhana, hanya F 2, Cl 2, Br 2 dan, pada tingkat yang sangat kecil, I 2 yang bereaksi dengan air dalam kondisi normal. Fluor bereaksi hebat dengan air, mengoksidasi sepenuhnya:
2F2 + H2O = 2HF + OF 2.
Dalam hal ini, reaksi lain juga terjadi.
Reaksi klorin dengan air jauh lebih penting. Memiliki kecenderungan tinggi untuk mengikat elektron (energi molar afinitas untuk elektron atom klor adalah 349 kJ / mol), atom klor sebagian mempertahankannya dalam molekul (energi molar afinitas untuk elektron dari molekul klor adalah 230 kJ/mol). Oleh karena itu, pelarutan, molekul klorin terhidrasi, menarik atom oksigen dari molekul air ke dirinya sendiri. Pada beberapa atom oksigen ini, atom klorin dapat menerima pasangan elektron bebas. Sisanya ditunjukkan dalam diagram mekanisme:
Persamaan keseluruhan untuk reaksi ini
Cl 2 + 2H 2 O = HClO + H 3 O + Cl.
Tetapi reaksinya reversibel, sehingga terjadi kesetimbangan:
Cl 2 + 2H 2 O HClO + H 3 O + Cl.
Solusi yang dihasilkan disebut "air klorin". Karena adanya asam hipoklorit di dalamnya, ia memiliki sifat pengoksidasi yang kuat dan digunakan sebagai pemutih dan desinfektan.
Mengingat bahwa Cl dan H 3 O terbentuk selama interaksi ("pelarutan") hidrogen klorida dalam air, kita dapat menuliskan persamaan "molekul":
Cl 2 + H 2 O HClO p + HCl p.
Brom bereaksi sama dengan air, hanya kesetimbangan dalam hal ini sangat bergeser ke kiri. Yodium praktis tidak bereaksi dengan air.
Untuk membayangkan sejauh mana klorin dan bromin secara fisik larut dalam air, dan sejauh mana mereka bereaksi dengannya, kita menggunakan karakteristik kuantitatif kelarutan dan kesetimbangan kimia.
Fraksi mol klorin dalam larutan berair jenuh pada 20 ° C dan tekanan atmosfer adalah 0,0018, yaitu, untuk setiap 1000 molekul air ada sekitar 2 molekul klorin. Sebagai perbandingan, dalam larutan nitrogen jenuh di bawah kondisi yang sama, fraksi molar nitrogen adalah 0,000012, yaitu, satu molekul nitrogen menyumbang sekitar 100.000 molekul air. Dan untuk mendapatkan larutan hidrogen klorida jenuh dalam kondisi yang sama, untuk setiap 100 molekul air, Anda perlu mengambil sekitar 35 molekul hidrogen klorida. Oleh karena itu kita dapat menyimpulkan bahwa, meskipun klorin larut dalam air, itu tidak signifikan. Kelarutan bromin sedikit lebih tinggi - sekitar 4 molekul per 1000 molekul air.
5. Berikan persamaan reaksi yang memungkinkan untuk melakukan transformasi berikut:
11.5. Hidrat kristal
Selama pelarutan kimia zat ionik, ion yang masuk ke dalam larutan terhidrasi. Baik kation maupun anion terhidrasi. Sebagai aturan, kation terhidrasi lebih kuat dari anion, dan kation sederhana terhidrasi lebih kuat dari yang kompleks. Hal ini disebabkan fakta bahwa kation sederhana memiliki orbital valensi bebas yang sebagian dapat menerima pasangan elektron bebas dari atom oksigen yang membentuk molekul air.
Ketika upaya dilakukan untuk mengisolasi bahan awal dari larutan dengan menghilangkan air, sering kali gagal untuk mendapatkannya. Misalnya, jika kita melarutkan tembaga sulfat CuSO 4 yang tidak berwarna dalam air, kita mendapatkan larutan biru, yang diberikan kepadanya oleh ion tembaga terhidrasi:
Setelah larutan diuapkan (penghilangan air) dan didinginkan, akan muncul kristal biru dengan komposisi CuSO 4 5H 2 O (titik antara rumus tembaga sulfat dan air berarti untuk setiap satuan rumus tembaga sulfat terdapat nomor molekul air yang ditunjukkan dalam rumus). Tembaga sulfat asli dapat diperoleh dari senyawa ini dengan memanaskannya hingga 250 ° C. Dalam hal ini, reaksi terjadi:
CuSO 4 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O.
Studi tentang struktur kristal CuSO 4 · 5H 2 O menunjukkan bahwa dalam satuan rumusnya, empat molekul air terikat pada atom tembaga, dan yang kelima terikat pada ion sulfat. Jadi, rumus zat ini adalah SO 4 · H 2 O, dan disebut tetraaquamated (II) sulfat monohydrate, atau hanya "tembaga sulfat".
Empat molekul air yang terikat pada atom tembaga adalah sisa kulit hidrasi ion Cu2 aq, dan molekul air kelima adalah sisa kulit hidrasi ion sulfat.
Struktur serupa memiliki senyawa SO 4 · H 2 O - monohidrat besi heksaaquat (II) sulfat, atau "besi vitriol".
Contoh lainnya:
Cl adalah heksaaquakalsium klorida;
Cl2 - heksaaquamagnesium klorida.
Zat ini dan zat sejenis disebut kristal hidrat, dan air yang terkandung di dalamnya adalah air kristalisasi.
Seringkali struktur hidrat kristalin tidak diketahui, atau tidak mungkin untuk mengungkapkannya menggunakan rumus konvensional. Dalam kasus ini, "rumus titik" yang disebutkan di atas dan nama yang disederhanakan digunakan untuk hidrat kristalin, misalnya:
CuSO 4 · 5H 2 O - tembaga sulfat pentahidrat;
Na 2 CO 3 · 10H 2 O - natrium karbonat dekahidrat;
AlCl 3 · 6H 2 O - aluminium klorida heksahidrat.
Ketika kristal hidrat terbentuk dari zat awal dan air, ikatan O-H tidak putus dalam molekul air.
Jika air kristalisasi ditahan dalam hidrat kristalin oleh ikatan antarmolekul yang lemah, maka air tersebut mudah dihilangkan dengan pemanasan:
Na 2 CO 3 10H 2 O = Na 2 CO 3 + 10H 2 O (pada 120 ° C);
K 2 SO 3 2H 2 O = K 2 SO 3 + 2H 2 O (pada 200 ° C);
CaCl 2 6H 2 O = CaCl 2 + 6H 2 O (pada 250 ° C).
Jika dalam hidrat kristalin ikatan antara molekul air dan partikel lain mendekati ikatan kimia, maka hidrat kristalin tersebut mengalami dehidrasi (kehilangan air) pada suhu yang lebih tinggi, misalnya:
Al 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O = Al 2 (SO 4) 3 + 18H 2 O (pada 420 ° C);
CoSO 4 7H 2 O = CoSO 4 + 7H 2 O (pada 410 ° C);
atau terurai bila dipanaskan membentuk bahan kimia lain, misalnya:
2 (FeCl 3 6H 2 O) = Fe 2 O 3 + 6HCl + 9H 2 O (di atas 250 ° C);
2 (AlCl 3 6H 2 O) = Al 2 O 3 + 6HCl + 9H 2 O (200 - 450 ° C).
Dengan demikian, interaksi dengan air dari zat anhidrat yang membentuk hidrat kristalin dapat berupa pelarutan kimia atau reaksi kimia.
KRISTAL HIDRAT
Tentukan fraksi massa air dalam a) tembaga sulfat pentahidrat, b) natrium hidroksida dihidrat, c) KAl (SO 4) 2 · 12H 2 O (kalium tawas).
2. Tentukan komposisi kristal magnesium sulfat hidrat jika fraksi massa air di dalamnya adalah 51,2%. (3) Berapa massa air yang dilepaskan selama kalsinasi natrium sulfat dekahidrat (Na 2 SO 4 10H 2 O) dengan berat 644 g?
4. Berapa banyak kalsium klorida anhidrat yang dapat diperoleh dengan mengapur 329 g kalsium klorida heksahidrat?
5. Kalsium sulfat dihidrat CaSO 4 2H 2 O bila dipanaskan hingga 150 ° C kehilangan 3/4 airnya. Buatlah rumus untuk hidrat kristalin (alabaster) yang dihasilkan dan tuliskan persamaan untuk transformasi gipsum menjadi alabaster.
6. Tentukan massa tembaga sulfat dan air yang perlu diambil untuk menyiapkan 10 kg larutan tembaga sulfat 5%.
7. Tentukan fraksi massa besi (II) sulfat dalam larutan yang diperoleh dengan mencampurkan 100 g besi sulfat (FeSO 4 7H 2 O) dengan 9900 g air.
Mendapatkan dan dekomposisi hidrat kristal.