Apa și proprietățile ei fizice și chimice. Structura apei. Proprietățile chimice și fizice ale apei Substanțe care reacționează cu apa la temperaturi ridicate

Cea mai importantă substanță a planetei noastre, unică prin proprietăți și compoziție, este, desigur, apa. La urma urmei, datorită ei există viață pe Pământ, în timp ce pe alte obiecte ale sistemului solar cunoscute astăzi nu este. Solid, lichid, sub formă de vapori - este necesar și important orice. Apa și proprietățile ei sunt subiect de studiu pentru o întreagă disciplină științifică - hidrologia.

Cantitatea de apă de pe planetă

Dacă luăm în considerare indicatorul cantității acestui oxid în toate stările de agregare, atunci este de aproximativ 75% din masa totală a planetei. În acest caz, ar trebui să se ia în considerare apa legată în compuși organici, ființe vii, minerale și alte elemente.

Dacă luăm în considerare doar starea lichidă și solidă a apei, indicatorul scade la 70,8%. Luați în considerare modul în care sunt distribuite aceste procente, unde este conținută substanța în cauză.

1. Apă sărată în oceane și mări, lacuri sărate de pe Pământ 360 milioane km2.
2. Apa dulce este distribuită neuniform: în ghețarii din Groenlanda, Arctica, Antarctica, 16,3 milioane km 2 sunt înghețați în gheață.
3. În râuri proaspete, mlaștini și lacuri se concentrează 5,3 milioane km 2 de oxid de hidrogen.
4. Apa subterană este de 100 milioane m 3.

De aceea, astronauții din spațiul îndepărtat pot vedea Pământul sub forma unei mingi de culoare albastră, cu stropi ocazional de pământ. Apa și proprietățile ei, cunoașterea caracteristicilor structurale sunt elemente importante ale științei. În plus, în ultimii ani, omenirea a început să se confrunte cu o lipsă evidentă de apă dulce. Poate că astfel de cunoștințe vor ajuta la rezolvarea acestei probleme.

Compoziția apei și structura moleculei

Dacă luăm în considerare acești indicatori, atunci proprietățile pe care le prezintă această substanță uimitoare vor deveni imediat clare. Deci, o moleculă de apă este formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen, prin urmare are formula empirică H 2 O. În plus, electronii ambelor elemente joacă un rol important în construcția moleculei în sine. Să vedem care este structura apei și proprietățile ei.

Evident, fiecare moleculă este orientată în jurul celeilalte și împreună formează o rețea cristalină comună. Este interesant că oxidul este construit sub forma unui tetraedru - un atom de oxigen în centru, iar cele două perechi de electroni și doi atomi de hidrogen din jurul său sunt asimetrice. Dacă trasezi linii prin centrele nucleelor ​​atomilor și le conectezi, atunci obții exact o formă geometrică tetraedrică.

Unghiul dintre centrul atomului de oxigen și nucleele de hidrogen este de 104,5 0 С. Lungimea legăturii O-H = 0,0957 nm. Prezența perechilor de electroni de oxigen, precum și afinitatea sa electronică mai mare în comparație cu hidrogenul, asigură formarea unui câmp încărcat negativ în moleculă. În schimb, nucleele de hidrogen formează partea încărcată pozitiv a compusului. Astfel, se dovedește că molecula de apă este un dipol. Aceasta determină ce poate fi apa, iar proprietățile ei fizice depind și de structura moleculei. Pentru ființele vii, aceste caracteristici joacă un rol vital.

Proprietăți fizice de bază

Acestea includ rețeaua cristalină, punctele de fierbere și de topire și caracteristici individuale speciale. Le vom lua în considerare pe toate.

1. Structura rețelei cristaline de oxid de hidrogen depinde de starea de agregare. Poate fi solid - gheață, lichid - apă bazică în condiții normale, gazos - abur când temperatura apei crește peste 100 0 C. Cristale cu modele frumoase sunt formate de gheață. Rețeaua este în general slăbită, dar legătura este foarte puternică, densitatea este scăzută. O puteți vedea pe exemplul fulgilor de zăpadă sau modelelor geroase pe sticlă. În apa obișnuită, rețeaua nu are o formă constantă, se schimbă și trece de la o stare la alta.
2. O moleculă de apă din spațiul cosmic are o formă regulată de bilă. Cu toate acestea, sub influența gravitației pământului, acesta este distorsionat și în stare lichidă ia forma unui vas.
3. Faptul că structura oxidului de hidrogen este un dipol determină următoarele proprietăți: conductivitate termică ridicată și capacitate termică, care pot fi urmărite în încălzirea rapidă și răcirea îndelungată a unei substanțe, capacitatea de a orienta în jurul ei atât ionii, cât și electronii individuali, compuși. Acest lucru face ca apa un solvent versatil (atât polar, cât și neutru).
4. Compoziția apei și structura moleculei explică capacitatea acestui compus de a forma legături multiple de hidrogen, inclusiv cu alți compuși care au perechi de electroni singuri (amoniac, alcool și alții).
5. Punctul de fierbere al apei lichide este 100 0 С, cristalizarea are loc la + 4 0 С. Sub acest indicator se află gheața. Dacă presiunea crește, punctul de fierbere al apei va crește brusc. Deci, la atmosfere înalte este posibil să se topească plumbul în el, dar în același timp nici măcar nu va fierbe (peste 300 0 С).
6. Proprietățile apei sunt foarte importante pentru ființe vii. De exemplu, una dintre cele mai importante este tensiunea superficială. Aceasta este formarea celui mai subțire peliculă protectoare de pe suprafața oxidului de hidrogen. Vorbim despre apa in stare lichida. Este foarte greu să rupi acest film prin acțiune mecanică. Oamenii de știință au descoperit că va fi necesară o forță egală cu o greutate de 100 de tone. Cum să-l descoperi? Filmul este evident când apa picură încet de la robinet. Se poate observa că este ca într-un fel de coajă, care se întinde până la o anumită limită și greutate și se rupe sub forma unei picături rotunde, ușor distorsionate de gravitație. Din cauza tensiunii superficiale, multe obiecte pot fi pe suprafața apei. Insectele cu adaptări speciale se pot deplasa liber pe el.
7. Apa și proprietățile ei sunt anormale și unice. În ceea ce privește caracteristicile organoleptice, acest compus este un lichid incolor, insipid și inodor. Ceea ce numim gustul apei sunt mineralele și alte ingrediente dizolvate în ea.
8. Conductivitatea electrică a oxidului de hidrogen în stare lichidă depinde de cât și de ce săruri sunt dizolvate în acesta. Apa distilată, care nu conține impurități, nu conduce curentul electric.

Gheața este o stare specială a apei. În structura acestei stări, moleculele sunt legate între ele prin legături de hidrogen și formează o rețea cristalină frumoasă. Dar este destul de instabilă și se poate crăpa, se topi, adică se poate deforma cu ușurință. Există multe goluri între molecule, ale căror dimensiuni depășesc dimensiunile particulelor în sine. Din acest motiv, densitatea gheții este mai mică decât cea a oxidului de hidrogen lichid.

Acest lucru este de mare importanță pentru râuri, lacuri și alte corpuri de apă dulce. Într-adevăr, iarna, apa din ele nu îngheață complet, ci doar devine acoperită cu o crustă densă de gheață mai ușoară care plutește în sus. Dacă această proprietate nu ar fi caracteristică stării solide a oxidului de hidrogen, atunci rezervoarele ar îngheța din totdeauna. Viața sub apă ar fi imposibilă.

În plus, starea solidă a apei este de mare importanță ca sursă de cantități uriașe de provizii de băut proaspăt. Aceștia sunt ghețarii.

Fenomenul punctului triplu poate fi numit o proprietate specială a apei. Aceasta este o stare în care gheața, vaporii și lichidul pot exista în același timp. Acest lucru necesită condiții precum:

• presiune mare - 610 Pa;
• temperatura 0,01 0 C.

Indicele de transparență al apei variază în funcție de impurități. Lichidul poate fi complet transparent, opalescent, tulbure. Valurile de culori galbene și roșii sunt absorbite, razele violete pătrund adânc.

Proprietăți chimice

Apa și proprietățile ei sunt un instrument important în înțelegerea multor procese ale vieții. Prin urmare, au fost studiate foarte bine. Deci, hidrochimia este interesată de apă și de proprietățile sale chimice. Printre acestea se numără următoarele:

1. Rigiditate. Aceasta este o proprietate care se explică prin prezența sărurilor de calciu și magneziu și a ionilor acestora în soluție. Se împarte în permanente (săruri ale metalelor numite: cloruri, sulfați, sulfiți, nitrați), temporare (hidrocarbonați), care se îndepărtează prin fierbere. În Rusia, apa este înmuiată chimic înainte de utilizare pentru o calitate mai bună.
2. Mineralizare. Proprietate bazată pe momentul dipolar al oxidului de hidrogen. Datorită prezenței sale, moleculele sunt capabile să se atașeze de ele însele multe alte substanțe, ioni și să le rețină. Așa se formează asociații, clatrații și alte asociații.
3. Proprietăți redox. Ca solvent universal, catalizator, asociat, apa este capabilă să interacționeze cu o varietate de compuși simpli și complecși. La unii, acționează ca un agent oxidant, la alții, dimpotrivă. Ca agent reducător, reacționează cu halogeni, săruri, unele metale mai puțin active și multe substanțe organice. Cele mai recente transformări sunt studiate de chimia organică. Apa și proprietățile ei, în special proprietățile sale chimice, arată cât de versatilă și unică este. Ca agent oxidant, reactioneaza cu metale active, unele saruri binare, multi compusi organici, carbon, metan. În general, reacțiile chimice care implică o anumită substanță necesită selectarea anumitor condiții. Rezultatul reacției va depinde de ei.
4. Proprietăți biochimice. Apa este parte integrantă a tuturor proceselor biochimice din organism, fiind solvent, catalizator și mediu.
5. Interacțiunea cu gazele cu formarea de clatrați. Apa lichidă obișnuită poate absorbi chiar și gazele inactive din punct de vedere chimic și le poate plasa în interiorul cavităților dintre moleculele structurii interne. Astfel de compuși sunt numiți în mod obișnuit clatrați.
6. Cu multe metale, oxidul de hidrogen formează hidrați cristalini, în care este inclus neschimbat. De exemplu, sulfat de cupru (CuSO 4 * 5H 2 O), precum și hidrații convenționali (NaOH * H 2 O și alții).
7. Apa se caracterizează prin reacții compuse, în care se formează noi clase de substanțe (acizi, alcaline, baze). Nu sunt redox.
8. Electroliză. Sub acțiunea unui curent electric, molecula se descompune în gaze compuse - hidrogen și oxigen. Una dintre modalitățile de a le obține în laborator și industrie.

Din punctul de vedere al teoriei lui Lewis, apa este un acid slab și o bază slabă în același timp (amfolit). Adică putem spune despre o anumită amfoteritate în proprietățile chimice.

Apa și proprietățile sale benefice pentru ființe vii

Este dificil de supraestimat importanța pe care oxidul de hidrogen o are pentru toate ființele vii. La urma urmei, apa este însăși sursa vieții. Se știe că fără ea o persoană nu ar putea trăi nici măcar o săptămână. Apa, proprietățile și semnificația ei sunt pur și simplu colosale.

1. Este un solvent universal, adică capabil să dizolve atât compuși organici, cât și anorganici și acționează în sistemele vii. De aceea apa este sursa si mediu pentru toate transformarile biochimice catalitice, cu formarea de compusi complexi vitali.
2. Capacitatea de a forma legături de hidrogen face ca această substanță să fie universală în menținerea temperaturilor fără a modifica starea de agregare. Dacă nu ar fi așa, atunci la cea mai mică scădere a gradelor, s-ar transforma în gheață în interiorul ființelor vii, provocând moartea celulelor.
3. Pentru o persoană, apa este sursa tuturor bunurilor și nevoilor casnice de bază: gătit, spălat, curățare, baie, scăldat și înot etc.
4. Instalațiile industriale (chimice, textile, de inginerie, alimentare, rafinarea petrolului și altele) nu și-ar putea desfășura activitatea fără participarea oxidului de hidrogen.
5. Din cele mai vechi timpuri, s-a crezut că apa este o sursă de sănătate. A fost și este folosit astăzi ca substanță medicinală.
6. Plantele îl folosesc ca principală sursă de hrană, datorită căruia produc oxigen - gazul datorită căruia există viață pe planeta noastră.

Există zeci de alte motive pentru care apa este cea mai răspândită, importantă și necesară substanță pentru toate obiectele vii și create artificial. Am dat doar pe cele mai evidente, pe cele principale.

Ciclul hidrologic al apei

Cu alte cuvinte, este ciclul ei în natură. Un proces foarte important care vă permite să completați în mod constant sursele de apă pe cale de dispariție. Cum functioneazã?

Există trei participanți principali: apele subterane (sau subterane), apele de suprafață și Oceanul Mondial. Atmosfera, care se condensează și se precipită, este de asemenea importantă. De asemenea, participanții activi la proces sunt plantele (în principal copacii), capabile să absoarbă o cantitate imensă de apă pe zi.

Deci, procesul este după cum urmează. Apa subterană umple capilarele subterane și curge la suprafață și în Oceanul Mondial. Apa de suprafață este apoi absorbită de plante și transportată în mediu. Evaporarea are loc și din zone vaste de oceane, mări, râuri, lacuri și alte corpuri de apă. Odată ajunsă în atmosferă, ce face apa? Se condensează și se revarsă sub formă de precipitații (ploaie, zăpadă, grindină).

Dacă aceste procese nu ar fi avut loc, atunci rezervele de apă, în special de apă dulce, s-ar fi încheiat cu mult timp în urmă. De aceea oamenii acordă o mare atenție protecției și ciclului hidrologic normal.

Conceptul de apă grea

În natură, oxidul de hidrogen există ca un amestec de izotopologi. Acest lucru se datorează faptului că hidrogenul formează trei tipuri de izotopi: protium 1 H, deuteriu 2 H, tritiu 3 N. Oxigenul, la rândul său, nu rămâne în urmă și formează trei forme stabile: 16 O, 17 O, 18 O Este mulțumită pentru Aceasta nu este doar apa de protiu obișnuită din compoziția H 2 O (1 H și 16 O), ci și deuteriu și tritiu.

În același timp, este deuteriu (2 H) stabil ca structură și formă, care este inclus în aproape toate apele naturale, dar în cantități mici. Ea este numită grea. Diferă ușor de normal sau ușor în toate privințele.

Apa grea și proprietățile sale sunt caracterizate de mai multe puncte.

1. Cristalizează la o temperatură de 3,82 0 С.
2. Se observă fierbere la 101,42 0 С.
3. Densitatea este de 1,1059 g/cm3.
4. Ca solvent, este de câteva ori mai rău decât apa ușoară.
5. Are formula chimică D 2 O.

La efectuarea experimentelor care arată efectul unei astfel de ape asupra sistemelor vii, s-a constatat că numai anumite tipuri de bacterii sunt capabile să trăiască în ea. A fost nevoie de timp pentru ca coloniile să se adapteze și să se aclimatizeze. Dar, adaptându-se, au restabilit complet toate funcțiile vitale (reproducție, nutriție). În plus, au devenit foarte rezistente la efectele radiațiilor radioactive. Experimentele pe broaște și pești nu au dat un rezultat pozitiv.

Domeniile moderne de aplicare a deuteriului și a apei grele formate de acesta sunt ingineria atomică și nucleară. În condiții de laborator, o astfel de apă poate fi obținută folosind electroliză convențională - se formează ca produs secundar. Deuteriul însuși este format prin distilări repetate de hidrogen în dispozitive speciale. Aplicarea sa se bazează pe capacitatea de a încetini sinteza neutronilor și reacțiile protonilor. Apa grea și izotopii de hidrogen sunt baza pentru crearea unei bombe nucleare și cu hidrogen.

Experimentele privind utilizarea apei cu deuteriu de către oameni în cantități mici au arătat că aceasta nu zăbovește mult timp - se observă o retragere completă după două săptămâni. Este imposibil să-l folosești ca sursă de umiditate pe viață, dar valoarea tehnică este pur și simplu enormă.

Topiți apa și aplicarea acesteia

Din cele mai vechi timpuri, proprietățile unei astfel de ape au fost identificate de oameni ca fiind curative. De mult s-a observat că atunci când zăpada se topește, animalele încearcă să bea apă din bălțile care s-au format. Ulterior, structura sa și efectele biologice asupra organismului uman au fost investigate amănunțit.

Apa de topire, caracteristicile și proprietățile ei sunt la mijloc între lumina obișnuită și gheață. Din interior, este format nu doar din molecule, ci și dintr-un set de grupuri formate din cristale și gaz. Adică, există hidrogen și oxigen în interiorul golurilor dintre părțile structurale ale cristalului. În general, structura apei de topire este similară cu structura gheții - structura este păstrată. Proprietățile fizice ale acestui oxid de hidrogen se modifică ușor în comparație cu cel convențional. Cu toate acestea, efectul biologic asupra organismului este excelent.

La congelarea apei, prima fracție se transformă în gheață, partea mai grea - aceștia sunt izotopi de deuteriu, săruri și impurități. Prin urmare, acest miez trebuie îndepărtat. Dar restul este apă pură, structurată și sănătoasă. Care este efectul asupra organismului? Oamenii de știință de la Institutul de Cercetare Donețk au numit următoarele tipuri de îmbunătățiri:

1. Accelerarea proceselor de recuperare.
2. Întărirea sistemului imunitar.
3. La copii, după inhalarea cu o astfel de apă, răcelile sunt restaurate și vindecate, tusea, curgerea nasului și așa mai departe.
4. Respirația se îmbunătățește, starea laringelui și a membranelor mucoase.
5. Bunăstarea generală a unei persoane, activitatea crește.

Astăzi există o serie de susținători ai tratării apei topite care își scriu recenziile pozitive. Cu toate acestea, există oameni de știință, inclusiv medici, care nu susțin aceste opinii. Ei cred că nu va fi nici un rău de la o astfel de apă, dar nici beneficii sunt puține.

Energie

De ce se pot schimba și recupera proprietățile apei în timpul tranziției la diferite stări de agregare? Răspunsul la această întrebare este următorul: această conexiune are propria memorie de informații, care înregistrează toate modificările și duce la restaurarea structurii și proprietăților la momentul potrivit. Câmpul bioenergetic, prin care trece o parte din apă (cea care vine din spațiu), poartă o încărcătură puternică de energie. Acest model este adesea folosit în tratament. Totuși, din punct de vedere medical, nu orice apă este capabilă să ofere un efect benefic, inclusiv unul informațional.

Ce este apa structurată?

Aceasta este apa care are o structură moleculară ușor diferită, aranjarea rețelelor cristaline (cum se observă în gheață), dar este totuși un lichid (topitura aparține și de acest tip). În acest caz, compoziția apei și proprietățile acesteia din punct de vedere științific nu diferă de cele care sunt caracteristice oxidului de hidrogen obișnuit. Prin urmare, apa structurată nu poate avea un efect de vindecare atât de larg, care îi este atribuit de ezoteriştii şi susţinătorii medicinei alternative.

Apa este cel mai comun solvent de pe planeta Pământ, determinând în mare măsură natura chimiei terestre ca știință. Cea mai mare parte a chimiei, la începuturile sale ca știință, a început tocmai ca chimia soluțiilor apoase de substanțe. Este uneori considerat un amfolit - și un acid și o bază în același timp (cation H + anion OH-). În absența substanțelor străine în apă, concentrația ionilor de hidroxid și a ionilor de hidrogen (sau ionii de hidroniu) este aceeași, pKa ≈ aprox. şaisprezece.

Apa este o substanță destul de activă din punct de vedere chimic. Moleculele de apă puternic polare solvat ionii și moleculele, formează hidrați și hidrați cristalini. Solvoliza, și în special hidroliza, are loc în natura vie și neînsuflețită și este utilizată pe scară largă în industria chimică.

Apa reactioneaza la temperatura camerei:

Cu metale active (sodiu, potasiu, calciu, bariu etc.)

Cu halogeni (fluor, clor) și compuși interhalogeni

Cu săruri formate dintr-un acid slab și o bază slabă, determinând hidroliza lor completă

Cu anhidride și halogenuri acide ale acizilor carboxilici și anorganici

Cu compuși organometalici activi (dietilzinc, reactivi Grignard, metil sodiu etc.)

Cu carburi, nitruri, fosfuri, siliciuri, hidruri ale metalelor active (calciu, sodiu, litiu etc.)

Cu multe săruri, formând hidrați

Cu borani, silani

Cu cetene, dioxid de carbon

Cu fluoruri de gaz nobil

Apa reacționează când este încălzită:

Cu fier, magneziu

Cu cărbune, metan

Cu niște halogenuri de alchil

Apa reacţionează în prezenţa unui catalizator:

Cu amide, esteri ai acidului carboxilic

Cu acetilenă și alte alchine

Cu alchene

Cu nitrili

Proprietățile chimice ale apei sunt determinate de particularitățile structurii sale. Apa este o substanță destul de stabilă, începe să se descompună în hidrogen și oxigen atunci când este încălzită la cel puțin 1000 ° C (are loc disocierea termică) sau sub influența radiațiilor ultraviolete (disocierea fotochimică).

Apa aparține compușilor reactivi. De exemplu, reacţionează cu fluor. Clorul, atunci când este încălzit sau expus la lumină, descompune apa cu eliberarea de oxigen atomic:

H2O + Cl2 = HCl + HClO (НСlО = НСl + О)

În condiții normale, interacționează cu metalele active:

2H2O + Ca = Ca (OH)2 + H2

2H2O + 2Na = 2NaOH + H2

Apa reacționează și cu multe nemetale. De exemplu, atunci când interacționează cu oxigenul atomic, se formează peroxid de hidrogen:

H2O + O = H2O2

Mulți oxizi reacționează cu apa pentru a forma baze și acizi:

CO2 + H2O = H2CO3

CaO + H2O = Ca (OH) 2

La interacțiunea cu unele săruri se formează hidrați cristalini. Când sunt încălzite, pierd apa de cristalizare:

Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3 * 10H2O

Apa descompune, de asemenea, majoritatea sărurilor (numită hidroliză).

Metalele prețioase nu reacționează cu apa.

Pe lângă ionii principali, al căror conținut în apă este destul de mare, o serie de elemente: azot, fosfor, siliciu, aluminiu, fier, fluor - sunt prezente în el în concentrații de la 0,1 la 10 mg / l. Se numesc mezoelemente (din grecescul "mezos" - "mijloc", "intermediar").

Azotul sub formă de nitrați NO3- pătrunde în corpurile de apă cu apa de ploaie, iar sub formă de aminoacizi, uree (NH2) 2CO și săruri de amoniu NH4 + - în timpul descompunerii reziduurilor organice.

Fosforul există în apă sub formă de hidrogen fosfați HPO32- și dihidrogenfosfați H2PO3-, care se formează ca urmare a descompunerii reziduurilor organice.

Siliciul este o componentă constantă a compoziției chimice a apelor naturale. Acest lucru este facilitat, spre deosebire de alte componente, de ubicuitatea compușilor de siliciu în roci și doar solubilitatea scăzută a acestora din urmă explică conținutul scăzut de siliciu în apă. Concentrația de siliciu în apele naturale este de obicei de câteva miligrame pe litru. În apele subterane se ridică și ajunge adesea la zeci de miligrame pe litru, iar în apele termale fierbinți - chiar și sute. Solubilitatea siliciului, pe lângă temperatură, este puternic influențată de o creștere a pH-ului soluției. Conținutul relativ scăzut de siliciu din apele de suprafață, inferior solubilității dioxidului de siliciu (125 mg/L la 26°C, 170 mg/L la 38°C), indică prezența proceselor în apă care reduc concentrația acestuia. Acestea includ consumul de siliciu de către organismele acvatice, dintre care multe, cum ar fi diatomeele, își construiesc scheletul din siliciu. În plus, acidul silicic, ca unul mai slab, este înlocuit din soluție de acidul carbonic:

Na4SiO4 + 4CO2 + 4H2O = H4SiO4 + 4NaHCO3

Promovează instabilitatea siliciului în soluție și tendința acidului silicic în anumite condiții de a intra într-un gel. În apele foarte puțin sărate, siliciul constituie o parte semnificativă și uneori predominantă a compoziției chimice a apei, în ciuda conținutului său absolut scăzut. Prezența siliciului în apă este un obstacol serios în tehnologie, deoarece în timpul fierberii prelungite a apei, siliciul formează o scară de silicat foarte tare în cazane.

Aluminiul intră în corpurile de apă ca urmare a acțiunii acizilor asupra argilelor (caolin):

Al2 (OH) 4 + 6H + = 2SiO2 + 5H2O + 2Al3 +

Principala sursă de fier sunt argilele care conțin fier. Reziduurile organice (denumite mai jos „C”), în contact cu acestea, reduc fierul la bivalent, care este spălat lent sub formă de bicarbonat sau săruri de acid humic:

2Fe2O3 + "C" + 4H2O + 7CO2 = 4Fe (HCO3) 2

Când apa cu ioni Fe2 + dizolvați în ea intră în contact cu aerul, fierul se oxidează rapid, formând un precipitat maro de hidroxid de Fe (OH) 3. În timp, se transformă în minereu de mlaștină - minereu de fier brun (limonit) FeO (OH). Minereul de mlaștină Karelian a fost folosit în secolele XVIII-XIX pentru producția de fier.

Pelicula albăstruie de la suprafața apei este Fe (OH) 3, care se formează atunci când apele subterane care conțin ioni Fe2 + intră în contact cu aerul. Este adesea confundat cu o peliculă de ulei, dar este foarte ușor să distingem între ele: pelicula de hidroxid de fier are margini rupte. Dacă suprafața apei este ușor agitată, pelicula de hidroxid, spre deosebire de pelicula de ulei, nu se va revărsa.

Compoziția chimică a apei naturale este determinată de istoria anterioară acesteia, adică. calea făcută de apă în cursul ciclului ei. Cantitatea de substanțe dizolvate în astfel de apă va depinde, pe de o parte, de compoziția acelor substanțe cu care a intrat în contact, pe de altă parte, de condițiile în care au avut loc aceste interacțiuni. Următorii factori pot afecta compoziția chimică a apei: roci, sol, organisme vii, activități umane, clima, relief, regimul apei, vegetația, condițiile hidrogeologice și hidrodinamice etc. Să luăm în considerare doar câțiva dintre factorii care afectează compoziția apei. .

Soluția de sol și precipitațiile atmosferice care se filtrează prin sol pot îmbunătăți dizolvarea rocilor și a mineralelor. Aceasta este una dintre cele mai importante proprietăți ale solului, care afectează formarea compoziției apelor naturale, este rezultatul creșterii concentrației de dioxid de carbon în soluția de sol, eliberată în timpul respirației organismelor vii și a sistemului radicular. în sol şi degradarea biochimică a reziduurilor organice. Ca urmare, concentrația de CO2 în aerul solului crește de la 0,033%, caracteristică aerului atmosferic, la 1% sau mai mult în aerul solului (în solurile grele argiloase, concentrația de CO2 în aerul solului ajunge uneori la 5-10). %, dând astfel soluției un efect puternic agresiv împotriva rocilor). Un alt factor care sporește efectul agresiv al apei filtrate prin sol este materia organică - humus de sol, care se formează în sol în timpul transformării reziduurilor vegetale. În compoziția humusului, acizii humic și fulvic și compușii mai simpli, de exemplu, acizii organici (citric, oxalic, acetic, malic etc.), aminele etc. trebuie menționate ca reactivi activi. Soluția de sol, îmbogățită cu acizi organici și CO2, accelerează foarte mult degradarea chimică a aluminosilicaților conținuti în sol. În mod similar, apa filtrată prin sol accelerează degradarea chimică a aluminosilicaților și a rocilor carbonatice care stau la baza solului. Calcarul formează cu ușurință bicarbonat de calciu solubil (până la 1,6 g/l):

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca (HCO3) 2

Aproape în toată partea europeană a Rusiei (cu excepția Kareliei și a regiunii Murmansk), calcarele și dolomitele MgCO3 CaCO3 apar destul de aproape de suprafață. Prin urmare, apa de aici conține în principal bicarbonați de calciu și magneziu. În râuri precum Volga, Don, Dvina de Nord și principalii lor afluenți, bicarbonatii de calciu și magneziu reprezintă 3/4 până la 9/10 din toate sărurile dizolvate.

Sărurile pătrund și în corpurile de apă ca urmare a activităților umane. Astfel, drumurile sunt stropite cu cloruri de sodiu și calciu iarna pentru a topi gheața. Primăvara, împreună cu apa de topire, clorurile se varsă în râuri. O treime din clorurile din râurile din partea europeană a Rusiei au fost aduse acolo de om. În râurile pe care se află orașele mari, această pondere este mult mai mare.

Relieful zonei afectează indirect compoziția apei, contribuind la spălarea sărurilor din masa rocă. Adâncimea inciziei de eroziune a râului facilitează curgerea mai multor ape subterane sărate din orizonturile inferioare în râu. Acest lucru este facilitat și de alte tipuri de depresiuni (văi ale râurilor, rigole, râpe), care îmbunătățesc drenajul bazinului hidrografic.

Clima, pe de altă parte, creează un fundal general pe care au loc majoritatea proceselor care afectează formarea compoziției chimice a apelor naturale. Clima determină în primul rând echilibrul de căldură și umiditate, de care depinde conținutul de umiditate al zonei și volumul scurgerii apei și, în consecință, diluția sau concentrarea soluțiilor naturale și posibilitatea de dizolvare a substanțelor sau precipitarea acestora.

Sursele de energie ale corpului de apă și raportul lor au un impact enorm asupra compoziției chimice a apei și asupra modificării acesteia în timp. În perioada de topire a zăpezii, apa din râuri, lacuri și rezervoare are o salinitate mai mică decât în ​​perioada în care cea mai mare parte a aprovizionării este asigurată de apele subterane și subterane. Această împrejurare este folosită pentru a regla umplerea rezervoarelor și evacuarea apei din acestea. De regulă, rezervoarele sunt umplute în timpul viiturii de primăvară, când apa de intrare are o salinitate mai mică.

Afirmația că apa joacă un rol fundamental în viața întregii vieți de pe planeta noastră este complet justificată, deoarece:

• suprafața Pământului este 70% apă;
• 70% din apă este conținută în corpul uman;
• uimitor, însă, fiind în stadiul embrionar, o persoană este compusă aproape în întregime din apă - mai mult de 95%;
• o treime din apa din corpul copilului;
• în corpul unui adult - 60% apă. Și numai atunci când o persoană este la bătrânețe, nivelul de apă din organism începe să scadă în mod activ.

Toate aceste fapte și cifre sunt cea mai bună confirmare a proprietăților unice ale apei.

Proprietăți unice ale apei: pe scurt

Apa este un lichid limpede, fără gust, care nu are miros, dar principalele sale caracteristici sunt cu adevărat uimitoare:

• indicele de greutate moleculară este 18,0160;
• nivel de densitate - 1 g / cm³;
• apa este un solvent unic: oxidează aproape toate tipurile de metal cunoscute și este capabilă să distrugă orice rocă solidă;
• o picătură de apă sferică are cea mai mică suprafață de volum (optimă);
• coeficientul de tensiune superficială este de 72,75 * 10‾³N / m;
• apa depaseste majoritatea substantelor din punct de vedere al capacitatii termice specifice;
• este, de asemenea, surprinzător că apa este capabilă să absoarbă o cantitate imensă de căldură și, în același timp, se încălzește foarte puțin;
• apa diferă și în capacitatea de polimerizare. În acest caz, proprietățile sale devin oarecum diferite, de exemplu, fierberea apei polimerizate are loc la temperaturi mai ridicate (de aproximativ 6-7 ori mai mari) decât de obicei.

Proprietăți fizice unice ale apei

Proprietățile unice ale apei sunt direct proporționale cu capacitatea moleculelor sale de a forma asociați intermoleculari. Această posibilitate este oferită de legăturile de hidrogen, precum și de interacțiunile de orientare, dispersie și inducție (interacțiunile van der Waals). Moleculele de apă sunt un produs atât al formațiunilor asociative (care, de fapt, sunt lipsite de o structură organizată), cât și al grupurilor (care sunt la fel de diferite în prezența unei structuri ordonate). Cluster este de obicei înțeles ca integrarea mai multor elemente identice ca compoziție. O astfel de integrare devine o unitate independentă și se caracterizează prin prezența anumitor proprietăți. Dacă vorbim despre starea unui lichid, atunci moleculele de apă adiacente integrate sunt capabile să formeze structuri instabile și trecătoare. Când vine vorba de starea înghețată, atunci o moleculă individuală are o legătură puternică cu alte patru molecule ale aceleiași.

În acest sens, doctorul în științe biologice S.V. Zenin. El a descoperit grupuri constante care sunt capabile să existe pe termen lung. S-a dovedit că apa nu este altceva decât structuri volumetrice ordonate ierarhic. Aceste structuri se bazează pe compuși asemănătoare cristalelor. Fiecare astfel de compus este o colecție de 57 de molecule independente. Desigur, acest lucru duce la formarea de asociații structurale sub formă de hexaedru, care, la rândul lor, sunt caracterizate ca fiind mai complexe și mai înalte. Fiecare astfel de hexagon este format din 912 molecule de apă independente. Acumularea unui cluster este raportul dintre oxigen și hidrogen care ies la suprafață. Forma unei astfel de formațiuni dă o reacție la orice influență externă, precum și la apariția impurităților. Toate fețele elementelor fiecărui grup sunt supuse influenței forțelor de stres Coulomb. Acest fapt face posibilă identificarea stării ordonate a apei ca o matrice specială de informații. În interiorul acestor formațiuni, moleculele de apă interacționează între ele conform schemei de complementaritate a sarcinii. Această schemă este cunoscută pe scară largă în cercetarea ADN-ului. În ceea ce privește apa, în ceea ce privește principiul complementarității, se poate susține că elementele structurale ale lichidului sunt colectate în clatrați, sau celule.

Proprietăți fizice și chimice unice ale apei

Pentru a fi din nou convinși de proprietățile unice ale apei, este necesar să luăm în considerare mai detaliat principiul complementarității. Deci, biologia moleculară definește complementaritatea ca fiind reciprocitatea corespondenței elementelor. Această corespondență oferă o legătură între structurile care se completează reciproc - acestea pot fi radicali, și macromolecule și molecule - și este, de asemenea, determinată de proprietățile lor chimice. În ceea ce privește clatrații (din latină clathratus „protejat de o rețea”), aceștia sunt definiți ca compuși independenți sau incluziuni. Clatrații se formează ca rezultat al incluziunilor moleculare. Mai simplu spus, aceștia sunt „oaspeți” în cavitatea cadrelor cristaline, care includ clatrați de rețea sau molecule de alt fel (acestea sunt „gazde”). În plus, incluziunile pot apărea și în cavitatea clatraților moleculari, care sunt o moleculă gazdă mare.

Concluzia sugerează de la sine: matricea informațională a sintezei ADN-ului este apa, ceea ce înseamnă că este și baza informațională a vieții în întregul Univers. Ținând cont de calculele statistice la care a participat activ doctorul în chimie. n. V.I.Slesarev, I.N.Serova, Ph.D. n. A. V. Kargopolova, MD A. V. Shabrov, apa obișnuită conține:

• 60% din molecule independente și asociați (partea destructurată);
• 40% din clustere (partea structurată).

Faptul că apa este capabilă să formeze clustere, în structura cărora se află informații codificate privind interacțiunile, este o bază motivată pentru afirmația că apa are un fel de memorie. Apa este un sistem deschis, auto-organizat și dinamic. În cadrul acestui sistem, cu fiecare influență externă, echilibrul staționar este deplasat.

Care sunt proprietățile unice ale apei

Astăzi, există multe tehnici care vă permit să obțineți apă structurată:

• magnetizare;
• metoda electrolitică de separare a apei în „mort” (anolit) și „viu” (catolit);
• înghețarea apei cu topirea ei ulterioară în mod natural.

Cu alte cuvinte, puteți modifica proprietățile apei, în timp ce metoda chimică este exclusă, caracteristicile valurilor (câmpului) se schimbă.

Cercetătorul japonez, Masaru Emoto, a demonstrat că apa, fiind expusă la diverse influențe externe, este capabilă să-și schimbe structura cristalină. Și aceste schimbări depind, în primul rând, de informațiile care au fost introduse, și nu de gradul de poluare a mediului în sine.

În mod surprinzător, apa este un atribut integral al ritualurilor multor culturi mondiale:

• sacramentul botezului în Ortodoxie;
• scăldat în Gange de către hinduși;
• ritualuri de purificare în păgânism.

Aparent, reprezentanții acestor culturi, care au inițiat aceste ritualuri, erau conștienți de proprietățile informaționale ale apei, atunci se pune firesc întrebarea: de unde provin aceste cunoștințe? Sau au sperat într-un miracol?

Numele tuturor oamenilor uimitoare, într-un fel sau altul, au o componentă „apoasă”. Deci, poate că toți oamenii de știință din timpul nostru se luptă în încercarea de a afla ceea ce a fost cunoscut de mult timp generațiilor antice?

Este de remarcat faptul că Rod este cel mai vechi zeu slav. Fără a intra în detaliile lecturii runelor antice, se poate argumenta că cercetătorii antichității nu au căzut de acord cu privire la modul de a pronunța corect: „Rod” sau „Apă”. Aceasta înseamnă că ambele versiuni au dreptul de a exista. Dumnezeu este unul, doar numele sunt diferite. Dumnezeu (Genul sau Apele) este o aderență necondiționată la principiul dualității, sau „binernost”. Dar apa, după cum știm, este duală: conține atât oxigen, cât și hidrogen.

În epoca noastră a tehnologiilor înalte, când lumea este condusă de informație, nu putem să nu știm că toate științele exacte, precum World Wide Web, se bazează pe un combinator de informații - „zero și unu”. Dacă priviți viața unei persoane mai spațial, atunci adevărul va fi dezvăluit - întreaga noastră ființă se bazează pe un biner. Principiul fundamental al lui Rod (Dumnezeu) este începutul celui mai mic și în același timp baza întregului Univers. Waters (Rod) este baza (matricea informațională) a tot ceea ce este pe Pământ.

Fără îndoială, Rod este o entitate vie, nesfârșită. Până în prezent, cercetătorii științifici au ajuns aproape de concluzia că apa este matricea vie a vieții. Acum omenirea trebuie să exploreze câmpul (undul) esența apei. Studiul suplimentar al proprietăților unice ale apei devine imposibil fără justificări filozofice, care sunt de natură ermetică. Deoarece este imposibil să construim o abordare științifică fără relevanța paradigmei moderne. Sau poate că aceasta este încă o paradigmă a antichității? Astăzi, acei oameni de știință care gândesc liber și încearcă să găsească răspunsuri într-un mod destul de irațional, ajung la concluzia că este necesar să se uite în antichitate.

Știm cu toții că moleculele de apă sunt compuse din doi (atomi) întregi de hidrogen și un întreg de oxigen. Oamenii de știință-matematicieni (în special, vă puteți referi la lucrările lui A. Korneev) au demonstrat că toate formulele fractale se bazează pe o construcție matematică de următoarea formă:. Această formulă este recunoscută ca fiind principiul matematic original al implementărilor fractale (holografice). Acest model este în centrul universului. Prezența codului fractal al Universului este confirmată de runele și lasourile genomului câmpului.

Proprietățile unice ale apei în natură sunt cunoscute încă din cele mai vechi timpuri, motiv pentru care reprezentanții acelor popoare mici care încă recurg la metodele șamanismului tratează natura în general și apa în special cu un respect uimitor. Gândiți-vă doar la etimologia cuvântului „natura”: asta este cu Kin! Aceasta înseamnă că, nesocotind apa, Îl tratăm pe Dumnezeu însuși în consecință. Societatea modernă este o societate a consumatorilor, membrii săi se tratează unii pe alții ca pe un consumator, ce putem spune despre un fel de apă, dar în zadar...

Apropo, multe învățături filozofice ajung la concluzia că există o legătură foarte directă între atitudinea unei persoane față de apă și sănătatea sa la nivel genetic. Aceasta înseamnă că soarta depinde și de modul în care ne raportăm la apă. Acest lucru este ușor de explicat, deoarece faptul că apa are memorie este un fapt. Aceasta înseamnă că toate gândurile și emoțiile noastre - pozitive și negative - au o influență puternică asupra apei care se află în interiorul nostru (după cum ne amintim, apa din corpul nostru este de 60%). Apa este o entitate vie, o matrice informațională a ființei, este capabilă să absoarbă, să-și amintească și să ofere informații. Nu fi surprins, insa, un pahar cu apa pus in fata ta reactioneaza foarte subtil la starea ta interioara, gandurile, emotiile. Și memorând aceste gânduri și emoții, el construiește structuri geometrice (inclusiv câmp și undă). Există un număr mare de opțiuni pentru astfel de structuri. Cu alte cuvinte, puteți face atât un vindecător, cât și un otrăvitor din acest pahar cu apă. Apa este un simbol al nostru

subconștient (inconștient), nu degeaba cărțile de Tarot conțin imaginea „apelor subconștientului”. Probabil, nimeni nu are nicio îndoială că apa este o sursă de informații, custode și distribuitor.

Câteva cuvinte despre psiholingvistică

Nu este nevoie să explicăm că există o legătură directă între spiritul uman și rațiune. Nici conceptualitatea gândirii umane nu este pusă sub semnul întrebării. Ca urmare, nivelul de calitate al gândirii noastre depinde direct de limba în care gândim. Poate de aceea există o neînțelegere între popoarele care vorbesc diferite limbi?

De exemplu, gândirea primordială rusă este holografică, deoarece limba rusă/slavă, și odată cu ea alfabetul, se bazează pe principiul fractalității. De aceea, unul și același cuvânt poate fi scris prin rune independente sau combinațiile lor, referindu-se la diferite părți ale lanțurilor genomului. Din nou, luați în considerare cuvântul „apă”: dacă îl scrieți în rune, obțineți vercana-dagaz. Combinația dintre a doua și a patra arcană este formula conceptuală [I + E] ("informație + energie în informație"). Și acesta este deja un element legat de ecuația Trinității. Să încercăm să descifrăm: apa este „comunicare (comunicare) + energie de creștere”. În limbajul unui om obișnuit de pe stradă, o astfel de combinație conceptuală sună ca „informații pentru acțiune”.

Sufletul rusesc, spiritul rusesc este o enigmă pentru străini, o ghicitoare pe care cu greu o vor putea rezolva. Gândim paradoxal, trăim cu emoții, comităm acte nesăbuite. Lățimea sufletului nostru nu este supusă vreunei explicații logice pentru străini. Suntem ironici despre noi înșine - este suficient să deschidem basme despre Ivanushka Proastul - dar, de fapt, viziunea asupra lumii din interiorul nostru nu are nimic de-a face cu prudența plată. Dar pentru multe alte naționalități, aceasta este ceva de o dimensiune diferită.

Din nefericire, în agitația treburilor și grijilor de zi cu zi, nu ne ascultăm propriul discurs, nu ne gândim la sensul său sacru. Tinerii moderni subestimează complet bogăția și versatilitatea culturii lor native, încercând să folosească expresii străine la modă într-un mod revelator. Poate că este timpul să încetăm să ne stricăm propria limbă cu cuvinte străine și să folosim ceea ce ne-a fost dat de antichitate. La urma urmei, există atât de mult Dumnezeu în limba noastră nativă!

11.1. Dizolvarea fizică

Când o substanță intră în apă, poate:
a) se dizolvă în apă, adică se amestecă cu aceasta la nivel atomo-molecular;
b) intră într-o reacție chimică cu apa;
c) nu se dizolvă şi nu reacţionează.
De ce depinde rezultatul interacțiunii unei substanțe cu apa? Desigur, pe caracteristicile substanței și pe caracteristicile apei.
Să începem cu dizolvarea și să luăm în considerare ce caracteristici ale apei și ale substanțelor care interacționează cu aceasta sunt de cea mai mare importanță în aceste procese.
Se pune în două eprubete o porție mică de naftalină C 10 H 8. Turnați apă într-una dintre eprubete și în cealaltă - heptan С 7 Н 16 (puteți folosi benzină în loc de heptan pur). Naftalina se va dizolva în heptan, dar nu în apă. Să verificăm dacă naftalina s-a dizolvat într-adevăr în heptan sau a reacționat cu acesta. Pentru a face acest lucru, puneți câteva picături de soluție pe un pahar și așteptați până când heptanul se evaporă - pe sticlă se formează cristale lamelare incolore. Faptul că este naftalină se vede prin mirosul său caracteristic.

Una dintre diferențele dintre heptan și apă este că moleculele sale sunt nepolare, în timp ce moleculele de apă sunt polare. În plus, există legături de hidrogen între moleculele de apă, dar nu există legături de hidrogen între moleculele de heptan.

Pentru a dizolva naftalina în heptan, este necesară ruperea legăturilor intermoleculare slabe dintre moleculele de naftaline și a legăturilor intermoleculare slabe între moleculele de heptan. La dizolvare, între moleculele de naftalină și heptan se formează legături intermoleculare la fel de slabe. Efectul termic al unui astfel de proces este practic zero.
Cum se dizolvă naftalina în heptan? Doar datorită factorului de entropie (tulburarea crește în sistemul naftalină - heptan).

Pentru a dizolva naftalina în apă, este necesar, pe lângă legăturile slabe dintre moleculele sale, să se rupă legăturile de hidrogen dintre moleculele de apă. În acest caz, nu se formează legături de hidrogen între moleculele de naftalină și apă. Procesul se dovedește a fi endotermic și atât de nefavorabil din punct de vedere energetic, încât factorul de entropie nu poate ajuta aici.
Și dacă în loc de naftalenă luăm o altă substanță, ale cărei molecule sunt capabile să formeze legături de hidrogen cu moleculele de apă, se va dizolva o astfel de substanță în apă?
Dacă nu există alte obstacole, atunci vor exista. De exemplu, știți că zahărul (zaharoza C 12 H 22 O 11) este perfect solubil în apă. Privind formula structurală a zaharozei, veți vedea că molecula acesteia conține grupări –O – H capabile să formeze legături de hidrogen cu moleculele de apă.
Asigurați-vă experimental că zaharoza este ușor solubilă în heptan și încercați să vă explicați de ce proprietățile naftalinei și ale zaharozei diferă atât de mult.
Se numește dizolvarea naftalinei în heptan și a zaharozei în apă dizolvare fizică.

Numai substanțele moleculare se pot dizolva fizic.

Celelalte componente ale soluției se numesc substanțe dizolvate.

Tiparele pe care le-am identificat se aplică și cazurilor de dizolvare în apă (și în majoritatea celorlalți solvenți) a substanțelor lichide și gazoase. Dacă toate substanțele care formează soluția se aflau în aceeași stare de agregare înainte de dizolvare, atunci substanța care este mai mare în soluție se numește de obicei solvent. Excepția de la această regulă este apa: este de obicei numită solvent, chiar dacă este mai mică decât soluția.
Motivul dizolvării fizice a unei substanțe în apă poate fi nu numai formarea de legături de hidrogen între moleculele substanței dizolvate și apă, ci și formarea altor tipuri de legături intermoleculare. Acest lucru se întâmplă în primul rând în cazul dizolvării substanțelor gazoase în apă (de exemplu, dioxid de carbon sau clor), în care moleculele nu sunt deloc legate între ele, precum și unele lichide cu legături intermoleculare foarte slabe (de exemplu, brom). Un câștig de energie se realizează aici datorită orientării dipolilor (moleculelor de apă) în jurul moleculelor polare sau a legăturilor polare din solut, iar în cazul clorului sau bromului, este cauzat de tendința de atașare a electronilor atomilor de clor și brom, care se păstrează şi în moleculele acestor substanţe simple (pentru mai multe detalii – în § 11.4).
În toate aceste cazuri, substanțele sunt mult mai puțin solubile în apă decât în ​​timpul formării legăturilor de hidrogen.
Dacă eliminați solventul din soluție (de exemplu, așa cum ați făcut în cazul unei soluții de naftalenă în heptan), atunci solutul va fi eliberat într-o formă nemodificată din punct de vedere chimic.

SOLUȚIE FIZICĂ, SOLVENT.
1 explic de ce heptanul este insolubil în apă
2. Atrageți semnul efectului termic al dizolvării alcoolului etilic (etanol) în apă.
3. De ce amoniacul este foarte solubil în apă, iar oxigenul slab?
4. Ce substanță este mai bine solubilă în apă - amoniac sau fosfină (PH 3)?
5. Explicați motivul solubilității mai bune a ozonului în apă decât a oxigenului.
6. Determinați fracția de masă a glucozei (zahăr din struguri, C 6 H 12 O 6) într-o soluție apoasă dacă pentru prepararea acesteia s-au folosit 120 ml apă și 30 g glucoză (se ia densitatea apei egală cu 1 g/ml ). Care este concentrația de glucoză din această soluție dacă densitatea soluției este de 1,15 g/ml?
7. Cât zahăr (zaharoză) se poate izola din 250 g de sirop cu o fracție de masă de apă egală cu 35%?

1. Experimente privind dizolvarea diferitelor substanțe în diverși solvenți.
2. Prepararea solutiilor.

11.2. Dizolvarea chimică

În primul paragraf am avut în vedere cazurile de dizolvare a substanțelor în care legăturile chimice au rămas neschimbate. Dar acest lucru nu este întotdeauna cazul.
Puneți niște cristale de clorură de sodiu într-o eprubetă și adăugați apă. După un timp, cristalele se vor dizolva. Ce s-a întâmplat?
Clorura de sodiu este o substanță nemoleculară. Un cristal de NaCl este compus din ioni de Na și Cl. Când un astfel de cristal intră în apă, acești ioni trec în el. În acest caz, legăturile ionice din cristal și legăturile de hidrogen dintre moleculele de apă sunt rupte. Ionii prinși în apă interacționează cu moleculele de apă. În cazul ionilor de clorură, această interacțiune este limitată de atracția electrostatică a moleculelor de apă dipol de anion, iar în cazul cationilor de sodiu, se apropie de donor-acceptor în natură. Oricum, ionii sunt acoperiți înveliș de hidratare(fig.11.1).

Sub forma unei ecuații de reacție, aceasta poate fi scrisă după cum urmează:

NaCl cr + ( n + m) H2O = + A

sau prescurtat unde index aqînseamnă acel ion hidratat... O astfel de ecuație se numește ecuația ionică.

De asemenea, puteți scrie ecuația „moleculară” a acestui proces: (acest nume a fost păstrat încă de pe vremea când se presupunea că toate substanțele constau din molecule)

Ionii hidratați sunt mai puțin atrași unul de celălalt, iar energia mișcării termice este suficientă pentru a împiedica acești ioni să se lipească împreună într-un cristal.

În practică, prezența ionilor într-o soluție poate fi ușor confirmată prin studierea conductivității electrice a clorurii de sodiu, a apei și a soluției rezultate. Știți deja că cristalele de clorură de sodiu nu conduc curentul electric, deoarece, deși conțin particule încărcate - ioni, sunt „fixate” în cristal și nu se pot mișca. Apa conduce foarte slab curentul electric, deoarece, deși în ea se formează ionii de oxoniu și ioni de hidroxid din cauza autoprotolizei, aceștia sunt foarte putini. O soluție de clorură de sodiu, pe de altă parte, conduce bine un curent electric, deoarece există mulți ioni în ea și se pot mișca liber, inclusiv sub influența unei tensiuni electrice.
Energia trebuie cheltuită pentru a rupe legăturile ionice dintr-un cristal și legăturile de hidrogen din apă. Când ionii sunt hidratați, se eliberează energie. Dacă consumul de energie pentru ruperea legăturilor depășește energia eliberată în timpul hidratării ionilor, atunci dizolvare endotermă, și dacă invers, atunci - exotermic.
Clorura de sodiu se dizolvă în apă cu efect termic practic nul, prin urmare, dizolvarea acestei săruri are loc numai datorită creșterii entropiei. Dar, de obicei, dizolvarea este însoțită de o eliberare vizibilă de căldură (Na 2 CO 3, CaCl 2, NaOH etc.) sau de absorbția acesteia (KNO 3, NH 4 Cl etc.), de exemplu:

Când apa este evaporată din soluțiile obținute prin dizolvare chimică, substanțele dizolvate sunt din nou eliberate din acestea într-o formă nemodificată chimic.

Dizolvarea chimică- dizolvare, în care are loc ruperea legăturilor chimice.

Atât prin dizolvare fizică, cât și chimică, se formează o soluție a substanței pe care am dizolvat-o, de exemplu, o soluție de zahăr în apă sau o soluție de clorură de sodiu în apă. Cu alte cuvinte, soluția poate fi separată de soluție prin îndepărtarea apei.

HIDRAT COCHILA, HIDRATARE, DISOLUȚIE CHIMICĂ.
Dați trei exemple de substanțe bine cunoscute de dvs.: a) solubile în apă sau care reacţionează cu aceasta, b) insolubile în apă și nu reacţionează cu aceasta.
2. Ce este un solvent și ce este o substanță (sau substanțe) dizolvată în următoarele soluții: a) apă cu săpun, b) oțet de masă, c) vodcă d) acid clorhidric, e) combustibil pentru motocicletă, f) farmacie " peroxid de hidrogen”, g) apă spumante, i) „verde strălucitor”, j) colonie?
În caz de dificultate, consultați-vă părinții.
3. Enumerați metodele prin care puteți elimina solventul din soluția lichidă.
4. Cum înțelegeți expresia „neschimbat chimic” din ultimul paragraf al primului paragraf al acestui capitol? Ce modificări pot apărea unei substanțe ca urmare a dizolvării acesteia și a separării ulterioare din soluție?
5. Se știe că grăsimile sunt insolubile în apă, dar se dizolvă bine în benzină. Pe baza acestui fapt, ce se poate spune despre structura moleculelor de grăsime?
6. Notați ecuațiile de dizolvare chimică în apă a următoarelor substanțe ionice:
a) azotat de argint, b) hidroxid de calciu, c) iodură de cesiu, d) carbonat de potasiu, e) azotit de sodiu, f) sulfat de amoniu.
7. Notați ecuațiile de cristalizare a substanțelor din soluțiile enumerate în sarcina 6, la îndepărtarea apei.
8. Care este diferența dintre soluțiile obținute prin dizolvarea fizică a substanțelor din soluțiile obținute prin dizolvare chimică? Ce au aceste soluții în comun?
9. Determinați masa de sare care trebuie dizolvată în 300 ml apă pentru a obține o soluție cu o fracție de masă din această sare egală cu 0,1. Densitatea apei este de 1 g/ml, iar densitatea soluției este de 1,05 g/ml. Care este concentrația de sare din soluția rezultată dacă greutatea formulei sale este de 101 zile?
10. Câtă apă și azotat de bariu trebuie luate pentru a prepara 0,5 l dintr-o soluție 0,1 M a acestei substanțe (densitatea soluției 1,02 g/ml)?
Experimente privind dizolvarea substanţelor ionice în apă.

11.3. Soluții saturate. Solubilitate

Orice porțiune de clorură de sodiu (sau altă substanță similară) pusă în apă s-ar dizolva întotdeauna complet dacă, în plus față de procesul de dizolvare

procesul invers nu ar avea loc - procesul de cristalizare a substanței inițiale din soluție:

În momentul în care cristalul este plasat în apă, viteza procesului de cristalizare este zero, dar pe măsură ce concentrația de ioni din soluție crește, aceasta crește și la un moment dat devine egală cu viteza de dizolvare. O stare de echilibru se stabilește în:

soluția rezultată se numește saturată.

Ca o astfel de caracteristică, poate fi utilizată fracția de masă a unei substanțe dizolvate, concentrația acestuia sau o altă mărime fizică care caracterizează compoziția soluției.
În funcție de solubilitatea lor într-un anumit solvent, toate substanțele sunt împărțite în solubile, ușor solubile și practic insolubile. De obicei, substanțele practic insolubile sunt numite pur și simplu insolubile. Pentru limita condiționată dintre substanțele solubile și cele slab solubile, solubilitatea este luată egală cu 1 g în 100 g de H 2 O ( w 1%), iar pentru limita condiționată dintre substanțele slab solubile și insolubile - solubilitate egală cu 0,1 g în 100 g H 2 O ( w 0,1%).
Solubilitatea unei substanțe depinde de temperatură. Întrucât solubilitatea este o caracteristică a echilibrului, modificarea acesteia odată cu schimbarea temperaturii are loc în deplină concordanță cu principiul lui Le Chatelier, adică odată cu dizolvarea exotermă a unei substanțe, solubilitatea acesteia scade odată cu creșterea temperaturii, iar odată cu dizolvarea endotermă, aceasta crește.
Se numesc soluții în care, în aceleași condiții, soluția este mai puțin saturată nesaturat.

SOLUȚIE SATURATĂ; SOLUȚIE NESATURĂ; SOLUBILITATEA SUBSTANȚEI; Substanțe SOLUBILE, ușor solubile și insolubile.

1. Notați ecuațiile de echilibru în sistemul soluție saturată - precipitare pentru a) carbonat de potasiu, b) azotat de argint și c) hidroxid de calciu.
2. Determinați fracția de masă de azotat de potasiu într-o soluție apoasă a acestei săruri saturată la 20 ° C, dacă în timpul preparării unei astfel de soluții, s-au adăugat 100 g de azotat de potasiu la 200 g de apă și, în același timp, după terminarea preparării soluției, 36,8 g de azotat de potasiu nu s-au dizolvat.
3. Este posibil la 20 ° C să se prepare o soluție apoasă de cromat de potasiu K 2 CrO 4 cu o fracție de masă a unei substanțe dizolvate egală cu 45%, dacă la această temperatură nu mai mult de 63,9 g din această sare se dizolvă în 100 g de apă.
4. Fracția de masă a bromură de potasiu într-o soluție apoasă saturată la 0 ° C este de 34,5%, iar la 80 ° C - 48,8%. Se determină masa de bromură de potasiu eliberată la răcirea la 0°C a 250 g dintr-o soluție apoasă din această sare saturată la 80°C.
5. Fracția de masă a hidroxidului de calciu într-o soluție apoasă saturată la 20 ° C este de 0,12%. Câți litri de soluție de hidroxid de calciu (apă de var) saturată la această temperatură se pot obține cu 100 g de hidroxid de calciu? Luați densitatea soluției egală cu 1 g / ml.
6. La 25 ° C, fracția de masă a sulfatului de bariu într-o soluție apoasă saturată este de 2,33 · 10 –2%. Determinați volumul minim de apă necesar pentru a dizolva complet 1 g din această sare.
prepararea solutiilor saturate.

11.4. Reacții chimice ale substanțelor cu apa

Multe substanțe în contact cu apa intră în reacții chimice cu aceasta. Ca urmare a acestei interacțiuni, cu un exces de apă, ca și la dizolvare, se obține o soluție. Dar dacă scoatem apa din această soluție, nu vom obține substanța originală.

Ce produse se formează atunci când o substanță reacţionează cu apa? Depinde de tipul de legătură chimică din substanță; dacă legăturile sunt covalente, atunci pe gradul de polaritate al acestor legături. În plus, au un impact și alți factori, dintre care unii ne vom familiariza.

a) Compuși cu legătură ionică

Majoritatea compușilor ionici sunt fie solubili chimic în apă, fie insolubili. Hidrururile și oxizii ionici se deosebesc, adică compuși care conțin aceleași elemente ca și apa însăși și alte substanțe. Să luăm în considerare comportamentul oxizilor ionici în contact cu apa folosind ca exemplu oxidul de calciu.
Oxidul de calciu, fiind o substanță ionică, se poate dizolva chimic în apă. În acest caz, ionii de calciu și ionii de oxid ar trece în soluție. Dar un anion dublu încărcat nu este cea mai stabilă stare de valență a unui atom de oxigen (fie și doar pentru că energia afinității pentru al doilea electron este întotdeauna negativă, iar raza ionului de oxid este relativ mică). Prin urmare, atomii de oxigen tind să-și scadă sarcina formală. În prezența apei, acest lucru este posibil. Ionii de oxid prinși pe suprafața cristalului interacționează cu moleculele de apă. Această reacție poate fi reprezentată ca o diagramă care arată mecanismul ei ( diagrame de mecanism).

Pentru o mai bună înțelegere a ceea ce se întâmplă, împărțim condiționat acest proces în etape:
1. Molecula de apă se transformă în ionul de oxid de către atomul de hidrogen (încărcat opus).
2. Un ion de oxid este împărtășit cu un atom de hidrogen de către o pereche de electroni; între ele se formează o legătură covalentă (formată prin mecanismul donor-acceptor).
3. La un atom de hidrogen dintr-un singur orbital de valență (1 s) sunt patru electroni (doi „vechi” și doi „noi”), ceea ce contrazice principiul Pauli. Prin urmare, atomul de hidrogen cedează o pereche de electroni de legătură („vechi” electroni) atomului de oxigen, care face parte din molecula de apă, mai ales că această pereche de electroni era deja în mare măsură deplasată către atomul de oxigen. Legătura dintre atomul de hidrogen și atomul de oxigen este ruptă.
4. Datorită formării unei legături de către mecanismul donor-acceptor, sarcina formală a fostului ion oxid devine egală cu –1 e; pe atomul de oxigen, care anterior făcea parte din molecula de apă, apare o sarcină, de asemenea, egală cu –1 e... Astfel, se formează doi ioni de hidroxid.
5. Ionii de calciu, acum nelegați prin legături ionice cu ionii de oxid, trec în soluție și sunt hidratați:

Sarcina pozitivă a ionilor de calciu este, parcă, „încețoșată” pe întregul ion hidratat.
6. Ionii de hidroxid formați sunt și ei hidratați:

În acest caz, sarcina negativă a ionului hidroxid este, de asemenea, „spălată”.
Ecuația ionică totală a reacției oxidului de calciu cu apa
CaO cr + H2O Ca2 aq+ 2OH aq .

Ionii de calciu și ionii de hidroxid apar în soluție într-un raport de 1: 2. Același lucru s-ar întâmpla dacă hidroxidul de calciu ar fi dizolvat în apă. Într-adevăr, prin evaporarea apei și uscarea reziduului, putem obține hidroxid de calciu cristalin din această soluție (dar în niciun caz un oxid!). Prin urmare, ecuația pentru această reacție este adesea scrisă după cum urmează:

CaO cr + H20 = Ca (OH) 2p

si a sunat " molecular„ecuația acestei reacții. În acelea și în alte ecuații, uneori nu sunt dați indici de litere, ceea ce de multe ori complică foarte mult înțelegerea proceselor care au loc sau este pur și simplu înșelătoare. În același timp, absența indicilor de litere în ecuații este permis, de exemplu, la rezolvarea sarcinilor de calcul
Pe lângă oxidul de calciu, următorii oxizi interacționează și cu apa: Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O, SrO, BaO - adică oxizii acelor metale care reacționează ei înșiși cu apa . Toți acești oxizi sunt oxizi bazici. Restul oxizilor ionici nu reacţionează cu apa.
Hidrururile ionice, de exemplu, hidrura de sodiu NaH, reacţionează exact în acelaşi mod cu apa. Ionul de sodiu este doar hidratat, în timp ce ionul de hidrură reacţionează cu o moleculă de apă:

Ca urmare, hidroxidul de sodiu rămâne în soluție.
Ecuația ionică a acestei reacții

NaH cr + H20 = Na aq+ OH aq+ H2,

iar ecuația „moleculară” este NaH cr + H 2 O = NaOH p + H 2.

b) Substanţe cu o legătură metalică

Ca exemplu, luați în considerare interacțiunea cu apa cu sodiu.

Pe diagrame, curba cu jumătate de săgeată înseamnă transferul sau mișcarea unui electric

Atomul de sodiu este predispus să renunțe la singurul său electron de valență. Odată ajuns în apă, îl cedează cu ușurință atomului de hidrogen al moleculei de apă (există un + semnificativ pe ea) și se transformă într-un cation de sodiu (Na). Atomul de hidrogen, după ce a primit un electron, devine neutru (Н · ) și nu mai poate susține o pereche de electroni care o conectează la un atom de oxigen (amintiți-vă principiul lui Pauli). Această pereche de electroni merge complet la atomul de oxigen (în molecula de apă a fost deja deplasată în direcția sa, dar doar parțial). Atomul de oxigen capătă sarcina formală A, legătura dintre atomii de hidrogen și oxigen este ruptă și se formează un ion hidroxid (O – H).
Soarta particulelor rezultate este diferită: ionul de sodiu interacționează cu alte molecule de apă și, în mod natural, este hidratat

la fel ca ionul de sodiu, ionul de hidroxid este hidratat, iar atomul de hidrogen, „așteptând” apariția unui alt atom de hidrogen similar, formează cu el o moleculă de hidrogen 2H · = H2.
Datorită nepolarității moleculelor sale, hidrogenul este practic insolubil în apă și este eliberat din soluție sub formă de gaz. Ecuația ionică a acestei reacții

2Na cr + 2H20 = 2Na aq+ 2OH aq+ H2

un "molecular" -

2Na cr + 2H2O = 2NaOH p + H2

La fel ca sodiul, Li, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba reacționează violent cu apa la temperatura camerei. Când este încălzit, Mg reacționează și cu el, precum și cu alte metale.

c) Substanţe cu legături covalente

Dintre substanțele cu legături covalente cu apa, numai acele substanțe pot reacționa
a) legături în care sunt puternic polare, ceea ce conferă acestor substanțe o oarecare asemănare cu compușii ionici sau
b) care includ atomi cu tendinta foarte mare de a atasa electroni.
Astfel, nu reacţionează cu apa şi sunt insolubile în ea (sau foarte puţin solubile):
a) diamant, grafit, siliciu, fosfor roșu și alte substanțe simple nemoleculare;
b) dioxid de siliciu, carbură de siliciu și alte substanțe complexe nemoleculare;
c) metan, heptan și alte substanțe moleculare cu legături de polaritate scăzută;
d) hidrogen, sulf, fosfor alb și alte substanțe moleculare simple ai căror atomi nu sunt foarte înclinați să atașeze electroni, precum și azotul, ale căror molecule sunt foarte puternice.
De cea mai mare importanță este interacțiunea cu apa a oxizilor moleculari, hidruri și hidroxizi, iar printre substanțele simple - halogeni.
Vom lua în considerare modul în care oxizii moleculari reacționează cu apa folosind exemplul trioxidului de sulf:

Molecula de apă, datorită uneia dintre perechile singure de electroni ale atomului de oxigen, atacă un atom de sulf încărcat pozitiv (+) și îl unește cu legătura O – S, iar pe atomul de oxigen ia naștere o sarcină formală B. electroni în plus, atomul de sulf încetează să mai dețină perechea de electroni a uneia dintre legăturile -, care trece complet la atomul de oxigen corespunzător, asupra căruia, datorită acestui fapt, ia naștere o sarcină formală A. Apoi perechea de electroni a acestui atom de oxigen. este acceptat de unul dintre atomii de hidrogen care făcea parte din molecula de apă, care trece astfel de la un atom de oxigen la altul... Ca rezultat, se formează o moleculă de acid sulfuric. Ecuația reacției:

SO3 + H2O = H2SO4.

N 2 O 5, P 4 O 10 și alți oxizi moleculari reacționează într-un mod similar, dar oarecum mai complicat cu apa. Toți sunt oxizi acizi.
N205 + H20 = 2HNO3;
P4O10 + 6H20 = 4H3PO4.

În toate aceste reacții se formează acizi care, în prezența unui exces de apă, reacţionează cu aceasta. Dar, înainte de a lua în considerare mecanismul acestor reacții, să vedem cum reacționează cu apa clorura de hidrogen, o substanță moleculară cu legături covalente puternic polare între atomii de hidrogen și clor:

O moleculă polară de clorură de hidrogen, odată ajunsă în apă, este orientată așa cum se arată în diagramă (sunt atrase sarcini opuse ale dipolilor). Învelișul de electroni rară din cauza polarizării (1 s-EO) al atomului de hidrogen acceptă perechea singură sp 3 -electronii hibridi ai atomului de oxigen, iar hidrogenul se ataseaza de molecula de apa, donand complet o pereche de electroni atomului de clor, care lega acesti atomi in molecula de clor de hidrogen. Ca rezultat, un atom de clor este transformat într-un ion de clorură, iar o moleculă de apă este transformată într-un ion de oxoniu. Ecuația reacției:

HCIg + H2O = H3O aq+ Cl aq .

La temperaturi scăzute, clorură de oxoniu cristalin (H 3 O) Cl ( t pl = -15 ° C).

Interacțiunea HCl și H 2 O poate fi imaginată într-un alt mod:

adică ca urmare a transferului unui proton de la o moleculă de clorură de hidrogen la o moleculă de apă. Prin urmare, aceasta este o reacție acido-bazică.
Interacțiunea acidului azotic cu apa are loc într-un mod similar.

care poate fi reprezentat și ca transfer de protoni:

Acizii, în moleculele cărora se află mai mulți hidroxili (grupe OH), reacționează cu apa în mai multe etape (în trepte). Un exemplu este acidul sulfuric.

Cel de-al doilea proton este despărțit mult mai dificil decât primul, așa că a doua etapă a acestui proces este reversibilă. După ce ați comparat mărimea și distribuția sarcinilor în molecula de acid sulfuric și în ionul hidrosulfat, încercați să explicați singur acest fenomen.
La răcire, din soluțiile de acid sulfuric pot fi izolate substanțe individuale: (H 3 O) HSO 4 (t pl = 8,5 ° C) și (H 3 O) 2 SO 4 (t pl = - 40 ° C).
Se numesc anioni formați din molecule acide după extracția unuia sau mai multor protoni reziduuri acide.
Dintre substanţele moleculare simple, doar F 2, Cl 2, Br 2 şi, într-o măsură extrem de nesemnificativă, I 2 reacţionează cu apa în condiţii normale. Fluorul reacționează violent cu apa, oxidând-o complet:

2F2 + H2O = 2HF + OF 2.

În acest caz, apar și alte reacții.
Reacția clorului cu apa este mult mai importantă. Având o tendință mare de atașare a electronilor (energia molară de afinitate pentru un electron al unui atom de clor este de 349 kJ/mol), atomii de clor îl rețin parțial în moleculă (energia molară de afinitate pentru un electron al unei molecule de clor este de 230). kJ/mol). Prin urmare, dizolvând, moleculele de clor sunt hidratate, atrăgând atomii de oxigen ai moleculelor de apă la ei înșiși. Pe unii dintre acești atomi de oxigen, atomii de clor pot accepta o singură pereche de electroni. Restul este prezentat în diagrama mecanismului:

Ecuația generală pentru această reacție

CI2 + 2H20 = HCIO + H30 + CI.

Dar reacția este reversibilă, deci se stabilește un echilibru:

CI2 + 2H2O HCIO + H30 + CI.

Soluția rezultată se numește „apă cu clor”. Datorită prezenței acidului hipocloros în el, are proprietăți oxidante puternice și este folosit ca albitor și dezinfectant.
Reținând că Cl și H 3 O se formează în timpul interacțiunii ("dizolvarea") clorurii de hidrogen în apă, putem scrie ecuația "moleculară":

CI2 + H2O HCIO p + HCI p.

Bromul reacționează în mod similar cu apa, doar echilibrul în acest caz este puternic deplasat spre stânga. Iodul practic nu reacționează cu apa.

Pentru a ne imagina în ce măsură clorul și bromul se dizolvă fizic în apă și în ce măsură reacționează cu ele, folosim caracteristicile cantitative ale solubilității și echilibrului chimic.

Fracția molară de clor într-o soluție apoasă saturată la 20 ° C și presiunea atmosferică este de 0,0018, adică pentru fiecare 1000 de molecule de apă există aproximativ 2 molecule de clor. Pentru comparație, într-o soluție de azot saturată în aceleași condiții, fracția molară de azot este de 0,000012, adică o moleculă de azot reprezintă aproximativ 100.000 de molecule de apă. Și pentru a obține o soluție de acid clorhidric saturat în aceleași condiții, pentru fiecare 100 de molecule de apă, trebuie să luați aproximativ 35 de molecule de acid clorhidric. Prin urmare, putem concluziona că, deși clorul este solubil în apă, este nesemnificativ. Solubilitatea bromului este puțin mai mare - aproximativ 4 molecule la 1000 de molecule de apă.

5. Dați ecuațiile reacției care să permită efectuarea următoarelor transformări:

11.5. Hidrati cristalini

În timpul dizolvării chimice a substanțelor ionice, ionii care trec în soluție sunt hidratați. Atât cationii, cât și anionii sunt hidratați. De regulă, cationii hidratați sunt mai puternici decât anionii, iar cationii simpli hidratați sunt mai puternici decât cei complecși. Acest lucru se datorează faptului că cationii simpli au orbitali de valență liberi care pot accepta parțial perechi de electroni singuri de atomi de oxigen care formează moleculele de apă.
Atunci când se încearcă izolarea materiei prime dintr-o soluție prin îndepărtarea apei, adesea eșuează să o obțină. De exemplu, dacă dizolvăm sulfat de cupru incolor CuSO 4 în apă, obținem o soluție albastră, care îi este dată de ionii de cupru hidratați:

După evaporarea soluției (înlăturarea apei) și răcire, vor ieși în evidență cristale albastre cu compoziția CuSO 4 5H 2 O (punctul dintre formulele sulfatului de cupru și apă înseamnă că pentru fiecare unitate de formulă de sulfat de cupru există numărul a moleculelor de apă indicate în formulă). Sulfatul de cupru original poate fi obținut din acest compus prin încălzirea acestuia la 250 ° C. În acest caz, reacția are loc:

CuS045H2O = CuS04 + 5H2O.

Studiul structurii cristalelor de CuSO 4 · 5H 2 O a arătat că în unitatea sa de formulă, patru molecule de apă sunt legate de atomul de cupru, iar a cincea - de ionii sulfat. Astfel, formula acestei substanțe este SO 4 · H 2 O și se numește sulfat tetraacvamat (II) monohidrat, sau pur și simplu „sulfat de cupru”.
Patru molecule de apă legate de atomul de cupru sunt restul învelișului de hidratare al ionului Cu 2 aq, iar a cincea moleculă de apă este restul învelișului de hidratare al ionului sulfat.
O structură similară are un compus SO 4 · H 2 O - monohidrat de sulfat de fier hexaaquat (II) sau „vitriol de fier”.
Alte exemple:
Cl este clorură de hexaacvacalciu;
Cl 2 - clorură de hexaacvamagneziu.
Acestea și substanțele similare sunt numite hidratează cristalele, iar apa continuta in ele este apa de cristalizare.
Adesea, structura hidratului cristalin este necunoscută sau este imposibil de exprimat folosind formule convenționale. În aceste cazuri, „formulele cu puncte” menționate mai sus și denumirile simplificate sunt folosite pentru hidrații cristalini, de exemplu:
CuSO 4 · 5H 2 O - sulfat de cupru pentahidrat;
Na 2 CO 3 · 10H 2 O - carbonat de sodiu decahidrat;
AlCl 3 · 6H 2 O - clorură de aluminiu hexahidrat.

Când se formează hidrați cristalini din substanțele inițiale și apă, legăturile O-H nu se rupe în moleculele de apă.

Dacă apa de cristalizare este menținută în hidratul cristalin prin legături intermoleculare slabe, atunci este ușor îndepărtată prin încălzire:
Na2C0310H2O = Na2C03 + 10H20 (la 120°C);
K2S032H2O = K2S03 + 2H20 (la 200°C);
CaCI26H2O = CaCI2 + 6H20 (la 250°C).

Dacă în hidratul cristalin legăturile dintre moleculele de apă și alte particule sunt apropiate de cele chimice, atunci un astfel de hidrat cristalin fie se deshidratează (pierde apă) la o temperatură mai ridicată, de exemplu:
Al2(S04)3*18H2O = Al2(S04)3 + 18H20 (la 420°C);
CoS047H2O = CoS04 + 7H20 (la 410°C);

sau se descompune atunci când este încălzit pentru a forma alte substanțe chimice, de exemplu:
2 (FeCl36H2O) = Fe203 + 6HCI + 9H20 (peste 250°C);
2 (AlCI36H20) = Al203 + 6HCI + 9H20 (200 - 450°C).

Astfel, interacțiunea cu apa a substanțelor anhidre care formează hidrați cristalini poate fi fie dizolvare chimică, fie o reacție chimică.

HIDRATE DE CRISTAL
Se determină fracția de masă a apei în a) sulfat de cupru pentahidrat, b) hidroxid de sodiu dihidrat, c) KAl (SO 4) 2 · 12H 2 O (alaun de potasiu).
2. Determinați compoziția hidratului de sulfat de magneziu cristalin dacă fracția de masă a apei din acesta este de 51,2%. (3) Care este masa de apă eliberată în timpul calcinării sulfatului de sodiu decahidrat (Na 2 SO 4 10H 2 O) cântărind 644 g?
4. Câtă clorură de calciu anhidră se poate obține prin calcinarea a 329 g de clorură de calciu hexahidrat?
5. Sulfatul de calciu dihidrat CaSO 4 2H 2 O când este încălzit la 150 ° C își pierde 3/4 din apă. Faceți o formulă pentru hidratul cristalin rezultat (alabastru) și scrieți ecuația pentru transformarea gipsului în alabastru.
6. Determinați masa de sulfat de cupru și apă pe care trebuie să o luați pentru a pregăti 10 kg dintr-o soluție 5% de sulfat de cupru.
7. Se determină fracția de masă a sulfatului de fier (II) în soluția obținută prin amestecarea a 100 g sulfat feros (FeSO 4 7H 2 O) cu 9900 g apă.
Obținerea și descompunerea hidraților cristalini.