Вода вступает. Химические реакции с участием воды. Ключевые слова и словосочетания

Водород.

Водород – легкий газ без цвета, без запаха. Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью.

Получение: 1.В промышленности: Конверсионный способ. Вначале получают водяной газ, пропуская пары воды через раскаленный кокс при 1000 °С: С + Н 2 О -tà СО + Н 2 . Затем оксид углерода (II) окисляют в оксид углерода (IV), пропуская смесь водяного газа с избытком паров воды над нагретым до 400–450 °С катализатором Fe 2 O 3: CO +H 2 O = CO 2 + H 2 . Окисление метана водяным паром: CH 4 + 2Н 2 O –(t, Ni)à4Н 2 + CO 2 Термическое разложение метана при 1200 °С: CH 4 -tà C + 2H 2 Электролиз водного раствора поваренной соли или гидроксида натрия: (NaOH) + 2Н 2 O –эл.токà 2Н 2 + O 2 2NaCl + 2H 2 O –эл.токà H 2 + Cl 2 + 2NaOH; 2. В лаборатории: Zn + 2HCl à ZnCl 2 + Н 2 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2 ; Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2 .

Свойства: 1.С металлами: Н 2 + 2Na -tà2NaH Н 2 + Са -tà СаН 2 2. С неметаллами: 2Н 2 + O 2 à 2Н 2 O Н 2 + Cl 2 -hvà 2HCl 3Н 2 + N 2 -t, p, кат.à 2NH 3 H 2 + S à H 2 S 3. С оксидами металлов (неактивных) и неметаллов: CuO + H 2 à Cu + H 2 O 2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O.

Водородные соединения металлов и неметаллов.

1. Ионные гидриды: Получение: Н 2 + 2Na -tà2NaH

Свойства: разлагаются водой и кислотами:

NaH + Н 2 O à NaOH + Н 2

СаН 2 + 2HCl à CaCl 2 + 2Н 2

2. Ковалентные водородные соединения:

Все газы, кроме воды (водородные связи).

Неустойчивые: фосфин и силан.

Основными свойствами обладает: аммиак.

Амфотерные свойства проявляет: вода.

Кислоты образуют в водном растворе: сероводород и галогеноводороды.

Вода.

Молекулы воды связаны водородными связями: nH 2 O = (Н 2 O) n , поэтому вода жидкая в отличии от ее газообразных аналогов H 2 S, H 2 Se и Н 2 Те.

Свойства:

1. С металлами:

а) щелочные и щелочноземельные (кроме бериллия и магния): 2Na + 2Н 2 O = 2NaOH + Н 2

б) остальные металлы в ряду активности до Н могут окисляться водяным паром до оксида при высокой температуре: Fe + 4Н 2 O-tà Fe 3 O 4 + 4Н 2

2. С оксидами щелочных и щелочноземельных металлов: Н 2 O + СаО = Са(OH) 2

3. С кислотными оксидами растворимых кислот: P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 .

4. Гидролиз солей, бинарных соединений металлов и неметаллов:

2CuSO 4 + 2Н 2 O ⇄ (CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4

Al 2 S 3 + 6H 2 O à 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Са 3 Р 2 + 6Н 2 О à 3Са(ОН) 2 + 2РН 3

PCl 5 + 4H 2 O à H 3 PO 4 + 5HCl

Применение водорода

Применение водорода основано на его физических и химических свойствах:

как легкий газ, он используется для наполнения аэростатов (в смеси с гелием);
кислородно-водородное пламя применяется для получения высоких температур при сварки металлов;
как восстановитель используется для получения металлов (молибдена, вольфрама и др.) из их оксидов;
для получения аммиака и искусственного жидкого топлива, для гидрогенизации жиров.

Элементы IVA-группы.

Углерод.

1. Простое вещество. Имеет несколько аллотропных модификаций: алмаз, графит, карбин, фуллерен.

Алмаз – кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло. Каждый атом углерода находится в состоянии sp 3 -гибридизации.

Графит – мягкое вещество серого цвета со слабым металлическим блеском, жирное на ощупь, проводит электрический ток. Атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации и связаны в плоские слои, состоящие из соединенных ребрами шестиугольников, наподобие пчелиных сот.

Графит – наиболее устойчивая при комнатной температуре аллотропная модификация углерода.

Карбин – мелкокристаллический порошок серого цвета, полупроводник. Его кристаллы состоят из линейных цепочек углеродных атомов, соединенных чередующимися тройными и одинарными связями, или двойными связями, углерод находится в состоянии sp-гибридизации: -С≡С-С≡С-С≡С-С≡С-

По твердости карбин превосходит графит, но значительно уступает алмазу.

Фуллерен - искусственно полученная модификация углерода, состоящая из молекул C 60 , C 70 , …. C 1020 . Эти молекулы составлены из атомов углерода, объединенных в пяти и шести угольники с общими ребрами. Это черные вещества с металлическим блеском, обладающие свойствами полупроводников. При давлении порядка 2·10 5 атм и комнатной температуре фуллерен превращается в алмаз.

Свойства углерода:

Взаимодействие с фтором: углерод обладает низкой реакционной способностью, из галогенов реагирует только с фтором.	С + 2F 2 = CF 4 .
Взаимодействие с кислородом:	2С + О 2 (недост) = 2СО (угарный газ), С + О 2 (изб) = СО 2 (углекислый газ).
Взаимодействие с другими неметаллами: не взаимодействует с азотом и фосфором.	С + 2S = CS 2 C + 2H 2 –t, Nià CH 4 Ca + 2C = CaC 2 ЗС + 4Al =Al 4 С 3
Взаимодействие с водой: при пропускании водяных паров через раскаленный уголь образуется оксид углерода (II) и водород:	C + H 2 O = CO + H 2 .
Восстановительные свойства: углерод способен восстанавливать многие металлы из их оксидов:	2ZnO + C –tà 2Zn + CO 4С + Fe 3 O 4 –tà 3Fe + 4CO
Концентрированные серная и азотная кислоты при нагревании окисляют углерод до оксида углерода (IV):	C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O; C + 4HNO 3 = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.

Карбиды - это соединения углерода с металлами.

Оксиды углерода.

	CO	CO 2
Характеристика	угарный газ – б\ц, б\з, ядовит	углекислый газ – б/ц, б/з
	Молекула оксида углерода (II) имеет линейное строение. Между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь.	Молекула СО 2 линейная, тип гибридизации углерода – sp 2
Тип оксида	несолеобразующий	кислотный
	CO + NaOH = HCOONa (формиат натрия) 2СО + О 2 = 2СО 2 СО + Н 2 = С + Н 2 О СО + Cl 2 = COCl 2 (фосген) CO + CuO = Сu + CO 2	С + СО 2 = 2СО. 2Mg + CO 2 = 2MgO + C. Типичный кислотный оксид. Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3 , 2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O, NaOH + CO 2 = NaHCO 3 . Качественной реакцией для обнаружения углекислого газа является помутнение известковой воды: Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Получение	1)Образуется в газогенераторах при пропускании воздуха через раскаленный уголь: C + O 2 = CO 2 , CO 2 + C = 2CO. 2)Получается при термическом разложении муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты: HCOOH = H 2 O + CO, H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O	Получают углекислый газ обжигом известняка: CaCO 3 = CaO + CO 2 , или действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты: CaCO 3 +2HCl =CaCl 2 +H 2 O + CO 2 , NaHCO 3 + HCl =NaCl +H 2 O +CO 2 .

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА Н 2 СО 3

При растворении углекислого газа в воде образуется очень слабая угольная кислота Н 2 СО 3 .

Углекислый газ в воде находится преимущественно в виде гидратированных молекул СО 2 и лишь в незначительной степени в форме угольной кислоты. При этом в растворе устанавливается равновесие:

СО 2(г) + Н 2 О ⇄ СО 2 · Н 2 О (раствор) ⇄ Н 2 СО 3 ⇄ Н + + HCO 3 -

Угольная кислота – слабая неустойчивая кислота, которую в свободном состоянии из водных растворов выделить нельзя.

Карбонаты.

1) Карбонаты металлов (кроме щелочных ) при нагревании разлагаются:

CuCO 3 – tà CuO + CO 2

2) При пропускании углекислого газа из карбонатов образуются гидрокарбонаты:

СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2 .

3) Гидрокарбонаты разлагаются до карбонатов: 2NaHCO 3 – tà Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 .

4) Карбонаты и гидрокарбонаты вступают в обменные реакции:

а) с сильными кислотами (качественная реакция на карбонаты):

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ;

б) с растворимыми солями и основаниями, если образуется осадок:

Na 2 CO 3 + Ва(ОН) 2 = ВаСО 3 ↓+ 2NaOH

Na 2 CO 3 + СаСl 2 = СаСО 3 ↓+ 2NaCl

5) Гидрокарбонаты реагируют со щелочами, образуя средние соли:

КНСО 3 + КОН = К 2 СО 3 + Н 2 О

Кремний.

Расположен в IV группе Периодической системы. На внешнем слое 4 электрона, которые имеют электронную конфигурацию 3s 2 3p 2 . Проявляет степени окисления -4, +2, +4.

Второй по распространенности элемент на Земле после кислорода. Встречается только в виде соединений. Важнейшее соединение кремния - оксид SiO 2 образует большое количество природных веществ – горный хрусталь, кварц, кремнезем. SiO 2 необходим для жизни растений и животных. Он придает прочность стеблям растений и защитным покровам животных. Благодаря ему тростники, камыши и хвощи стоят крепко, как штыки, острые листья осоки режут, как ножи, стерня на скошенном поле колет, как иголки, а стебли злаков настолько крепки, что не позволяют ниве на полях ложиться от дождя и ветра. Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, так как содержат кремнезем.

Физические свойства. Вещество темно-серого цвета с металлическим блеском, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, плотность 2,33 г/см 3 . Полупроводник. В отличие от металлов с повышением температуры его электропроводность увеличивается. На спутниках, космических кораблях и станциях устанавливают солнечные батареи, преобразующие солнечную энергию в электрическую. В них работают кристаллы полупроводников, и в первую очередь кремния.

Кремниевые фотоэлементы могут превратить в электрическую до 10% поглощенной солнечной энергии.

Химические свойства:

Кремний – типичный неметалл, может быть окислителем и восстановителем.

Взаимодействие с галогенами: непосредственно взаимодействует только с фтором. С хлором реагирует при нагревании.	Si + 2F 2 = SiF 4 Si + 2Cl 2 -tà SiCl 4
Взаимодействие с кислородом	Si + O 2 -tàSiO 2
Взаимодействие с другими неметаллами: С водородом не взаимодействует.	Si + C -tàSiC 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4
Взаимодействие с галогеноводородами. С фтороводородом реагирует при обычных условиях, с хлороводородом – при 300 °С, с бромоводородом – при 500 °С.	Si + 4HF = SiF 4 + 2H 2
Взаимодействие с металлами: образует силициды.	2Ca + Si = Ca 2 Si силицид кальция Si + 2Mg = Мg 2 Si Силициды легко разлагаются водой или кислотами, при этом выделяется газообразное водородное соединение кремния - силан: Мg 2 Si + 2Н 2 SO 4 = 2MgSO 4 + SiH 4 В отличие от углеводородов силан на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида кремния и воды: SiH 4 + 20 2 = SiO 2 + 2Н 2 О Повышенная реакционная способность силана по сравнению с метаном СН 4 объясняется тем, что у кремния больше размер атома, чем у углерода, поэтому химические связи -Н слабее связей С-Н.
Взаимодействие с кислотами. Устойчив к действию кислот, взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот.	3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
Растворяется в щелочах, образуя силикат и водород:	Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + H 2

Получение кремния.

Силициды – соединения кремния с металлами, в которых кремний имеет степень окисления -4.

Силициды щелочных и щелочно-земельных металлов характеризуются ионным типом связи, они химически активны. Они легко разлагаются водой или разбавленными кислотами с выделением силана: Ca 2 Si + 2H 2 SO 4 = 2CaSO 4 + SiH 4 .

В силицидах неметаллов ковалентная связь. Среди таких силицидов наибольшее значение имеет карбид кремния – карборунд SiC, имеющий структуру алмаза, он характеризуется высокой твердостью и температурой плавления, а также высокой химической устойчивостью.

Получают силициды сплавлением простых веществ или восстановлением смеси оксидов коксом в электропечах: 2Mg + Si = Mg 2 Si,

2MgO + SiO 2 + 4C = Mg 2 Si + 4CO.

Силан SiH 4 . (моносилан).

Оксид кремния (IV) – кислотный оксид.

В природе – речной песок, кварц.

Не реагирует с водой – т.к. кремниевая кислота нерастворима.

2) При сплавлении реагирует со щелочами: SiO 2 + 2KOH -tàK 2 SiO 3 + H 2 O

3) Реагирует с основными оксидами: SiO 2 + MgО -tàMgSiO 3 и карбонатами щелочных металлов: SiO 2 + K 2 CO 3 -tà K 2 SiO 3 + CO 2 при сплавлении.

4) Из кислот растворяется только в плавиковой : SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O

5) При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний: SiO 2 + 2Mg = Si + 2MgO

или при избытке восстановителя – силициды: SiO 2 + 4Mg = Mg 2 Si + 2MgO.

6) Взаимодействие с неметаллами.

Реагирует с водородом: SiO 2 + 2Н 2 = Si + 2Н 2 O,

Взаимодействует с углеродом: SiO 2 + 3С = SiС + 2СO.

Кремниевая кислота.

Имеет полимерное строение и состав xSiO 2 yH 2 O. В водных растворах доказано существование ортокремниевой H 4 SiO 4 , метакремниевой H 2 SiO 3 кислот.

Получение: только косвенным путём, из солей: Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl

Na 2 SiO 3 + 2Н 2 O + 2CO 2 = 2NaHCO 3 + H 2 SiO 3 ↓,

Свойства: 1)Растворяются в концентрированных щелочах: H 4 SiO 4 +4KOH à K 4 SiO 4 + 4H 2 O

2)Разлагаются при нагревании: H 2 SiO 3 -tàSiO 2 + H 2 O

Силикаты.

Большинство нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом». Их водные растворы - это хорошо известный силикатный клей.

Получение: 1) растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:

H 4 SiO 4 + 4KOH à K 4 SiO 4 + 4H 2 O

Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + H 2

SiO 2 + 2KOH -tàK 2 SiO 3 + H 2 O

2) Сплавление оксидов: СаО + SiO 2 -tà CaSiO 3

3) Сплавлением диоксида кремния с карбонатами: SiO 2 + СаС0 3 = СаSiO 3 + С0 2

4) Взаимодействие солей: K 2 SiO 3 + CaCl 2 = CaSiO 3 + 2KCl

Из растворов силикатов действием на них более сильных кислот - соляной, серной, уксусной и даже угольной получается кремниевая кислота Н 2 SiO 3:

К 2 SiO 3 + 2НСl = 2КСl + Н 2 SiO 3

Следовательно, Н 2 SiO 3 очень слабая кислота. Она нерастворима в воде и выпадает из реакционной смеси в виде студенистого осадка, иногда заполняющего компактно весь объем раствора, превращая его в полутвердую массу, похожую на студень, желе. При высыхании этой массы образуется высокопористое вещество - силикагелъ, широко применяемый в качестве адсорбента - поглотителя других веществ.

Основное вещество, которое позволяет существовать жизни на планете – это вода. Она необходима в любом состоянии. Изучение свойств жидкости привело к образованию целой науки – гидрологии. Предмет изучения большинства ученых – это физические и химические свойства . Они понимают под этими свойствами: критические температуры, кристаллическую решетку, примеси и другие индивидуальные особенности химического соединения.

Вконтакте

Изучение

Формула воды известна каждому школьнику. Это три простых знака, но содержатся они в 75% от общей массы всего на планете.

Н2О – это два атома и один — . Структура молекулы имеет эмпирическую форму, поэтому свойства жидкости такие многообразные, несмотря на простой состав. Каждая из молекул находится в окружении соседей. Они связаны одной кристаллической решеткой.

Простота строения позволяет жидкости существовать в нескольких агрегатных состояниях. Ни одно вещество на планете не может этим похвастаться. Н2О очень подвижна, она уступает в этом свойстве лишь воздуху. Каждый осведомлен о круговороте воды, о том, что после испарения ее с поверхности земли, где-то далеко проходит дождь или снег. Климат регулируется именно благодаря свойствам жидкости, которая может отдавать тепло, а сама при этом практически не изменяет свою температуру.

Физические свойства

Н2О и ее свойства зависят от многих ключевых факторов. Основные из них:

Кристаллическая решетка. Строение воды, а точнее ее кристаллической решетки, обусловлено агрегатным состоянием. Она имеет рыхлое, но очень прочное строение. Снежинки показывают решетку в твердом состоянии, а вот в привычном – жидком, у воды нет четкости в строении кристаллов, они подвижны и изменчивы.
Строение молекулы – шар. Но влияние земного притяжения заставляет воду принимать форму сосуда, в котором находится. В космосе она будет геометрически правильной формы.
Реагирует вода с другими веществами, в том числе с теми, кто обладает неразделенными электронными парами, среди них спирт и аммиак.
Обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью , быстро нагревается и долго не остывает.
Еще со школы известно, что температура кипения — 100 градусов Цельсия. В жидкости появляются кристаллы при понижении до +4 градусов, а вот лед образуется при еще большем снижении. Температура кипения зависит от давления, в которое поместить Н2О. Есть эксперимент, при котором температура химического соединения достигает 300 градусов, при этом жидкость не кипит, а плавит свинец.
Еще одним важным свойством является поверхностное натяжение. Формула воды позволяет ему быть очень прочным. Ученые выяснили, чтобы разорвать его потребуется сила с массой больше 100 тонн.

Интересно! Н2О, очищенная от примесей (дистиллированная), не может проводить ток. Это свойство оксида водорода появляется лишь при наличии растворенных в нем солей.

Другие особенности

Лед – это уникальное состояние, которое свойственно оксиду водорода. Он образует рыхлые связи, которые легко деформируются. Кроме того, расстояние между частицами значительно увеличивается, делая плотность льда намного ниже жидкости. Это позволяет водоемам не промерзать полностью в зимний период, сохраняя жизнь под слоем льда. Ледники – большой запас пресной воды.

Интересно! У Н2О есть уникальное состояние, которое называется явлением тройной точки. Это когда она находится сразу в трех своих состояниях. Возможно это условие, лишь при температуре 0,01 градус и давлении 610 Па.

Химические свойства

Основные химические свойства :

Разделяют воду по жесткости, от мягкой и средней — до жесткой. Этот показатель зависит от содержания солей магния и калия в растворе. Есть также такие , которые находятся в жидкости постоянно, а от некоторых можно избавиться кипячением.
Окисление и восстановление. Н2О влияет на процессы, изучаемые в химии, происходящие с другими веществами: одни она растворяет, с другими вступает в реакцию. Исход любого эксперимента зависит от правильного выбора условий, при которых он проходит.
Влияние на биохимические процессы. Вода основная часть любой клетки , в ней как в среде, происходят все реакции в организме.
В жидком состоянии впитывает в себя газы, которые неактивны. Их молекулы располагаются между молекулами Н2О внутри полостей. Так образуются клатраты.
При помощи оксида водорода образуются новые вещества, которые не связаны с окислительно-восстановительным процессом. Речь идет о щелочах, кислотах и основаниях.
Еще одна характеристика воды — это способность образовывать кристаллогидраты. Оксид водорода при этом остается в неизменном виде. Среди обычных гидратов можно выделить медный купорос.
Если через соединение пропустить электрический ток, то можно разложить молекулу на газы.

Важность для человека

Очень давно люди поняли неоценимое значение жидкости для всего живого и планеты в целом. Без нее человек не может прожить и недели. Какого же полезное действие от этого самого распространенного на Земле вещества?

Самое главное применение — это наличие в организме, в клетках, где проходят все важнейшие реакции.
Образование водородных связей благоприятно сказывается на живых существах, ведь при изменении температуры жидкость в теле не замерзает.
Человек давно применяет Н2О в бытовых нуждах, кроме приготовления пищи, это: стирка, уборка, купание.
Ни один промышленный завод не может работать без жидкости.
Н2О – источник жизни и здоровья , она является лекарством.
Растения используют ее на всех этапах своего развития и жизни. С ее помощью они производят кислород, такой необходимый для жизни живых существ, газ.

Кроме самых очевидных полезных свойств, их имеется еще очень много.

Важность воды для человека

Критическая температура

У Н2О, как и у всех веществ, есть температура, которая называется критической . Критическая температура воды определяется методом ее нагрева. До 374 градусов по Цельсию жидкость называют паром, она еще может превратиться обратно в привычное жидкое состояние, при определенном давлении. Когда температура вышей этой критической отметки, то вода как химический элемент, превращается в газ безвозвратно.

Применение в химии

Большой интерес у химиков Н2О вызывает благодаря основному своему свойству – умению растворять. Часто ученые ею очищают вещества, чем создают благоприятные условия для проведения экспериментов. Во многих случаях она является средой, в которой можно провести опытные испытания. Кроме того, Н2О сама участвует в химических процессах, влияя на тот или иной химический эксперимент. Она соединяется с неметаллическими и металлическими веществами.

Три состояния

Вода предстает перед людьми в трех состояниях, называемых агрегатными. Это жидкость, лед и газ. Вещество одно и то же по составу, но разное по свойствам. У

мение перевоплощаться – очень важная характеристика воды для всей планеты, таким образом, происходит ее круговорот.

Сравнивая все три состояния, человек чаще видит химическое соединение все же в жидком виде. Вода не имеет вкуса и запаха, а то, что ощущается в ней, это из-за наличия примесей, растворенных в ней веществ.

Основные свойства воды в жидком состоянии — это: огромная сила, позволяющая точить камни и рушить скалы, а также возможность принимать любую форму.

Мелкие частицы при замерзании сокращают скорость своего движения и увеличивают дистанцию, поэтому структура льда пористая и по плотности ниже жидкости. Лед применяется в холодильных установках, для различных бытовых и промышленных целей. В природе лед несет лишь разрушения, выпадая в виде града или лавины.

Газ – еще одно состояние, который образуется, когда не достигается критическая температура воды. Обычно при температуре больше 100 градусов, или испаряясь с поверхности. В природе это облака, туманы и испарения. Большую роль искусственное газообразование сыграло в техническом прогрессе в 19 веке, когда были изобретены паровые двигатели.

Количество вещества в природе

75% — такая цифра покажется огромной, но это вся вода на планете, даже та, которая находится в разных агрегатных состояниях, в живых существах и органических соединениях. Если же учесть лишь жидкое, то есть воду, находящуюся в морях и океанах, а также в твердую – в ледниках, то процент становится 70,8%.

Распределение процентного содержания примерно такое:

моря и океаны – 74,8%
Н2О пресных источников, распределенная неравномерно по планете, в ледниках составляет — 3,4%, а в озерах, болотах и реках лишь 1,1%.
На подземные источники приходится примерно 20,7% от всего количества.

Характеристика тяжелой воды

Природное вещество – водород встречается в виде трех изотопов , в таком же количестве форм есть и кислород. Это позволяет выделять кроме обычной питьевой воды еще дейтериевую и тритиевую.

Дейтериевая имеет самую устойчивую форму, она встречается во всех природных источниках, но в очень малом количестве. Жидкость с такой формулой обладает рядом отличий от простой и легкой. Так, образование кристаллов в ней начинается уже при температуре 3,82 градуса. А вот температура кипения немного выше — 101,42 градуса Цельсия. У нее больше плотность и способность к растворению веществ значительно снижена. Кроме того, ее обозначают другой формулой (D2O).

Живые системы реагируют на такое химическое соединение плохо. Лишь некоторые виды бактерий смогли в нем приспособиться к жизни. Рыбы и вовсе не выдержали такого эксперимента. В организме человека, дейтерий может находиться несколько недель, а после выводится, не причиняя вреда.

Важно! Пить дейтериевую воду – нельзя!

Уникальные свойства воды. – просто.

Вывод

Широкое применение тяжелая вода нашла в ядерной и атомной промышленности, а обычная — в повсеместном.

Вода является очень реакционноспособным веществом вследствие наличия в ее молекуле двух неподеленных пар электронов.

Химические реакции с участием воды можно разделить на 3 группы:

1. Реакции, в которых вода проявляет окислительные свойства.

2. Реакции, в которых вода является восстановителем.

3. Реакции обмена и присоединения.

1. При комнатной температуре вода окисляет щелочные и щелочноземельные металлы (кроме магния):

Аналогично окисляются водой и гидриды щелочных и щелочноземельных металлов:

Магний и цинк в виде пыли окисляются водой при . Менее активные вещества взаимодействуют с лишь при довольно высокой температуре

2. Вода окисляется атомарным кислородом и фтором при обычной температуре

В этой реакции образуются благодаря взаимодействию атомов кислорода как друг с другом, так и с и .

При взаимодействии хлора с водой протекает реакция с образованием хлорноватистой и соляной кислот

Аналогично протекают реакции при растворении в воде брома и иода с той лишь разницей, что равновесие сильно сдвинуто (в особенности для ) справа налево.

Следует также иметь в виду, что хлор при температуре выше 100° или на холоду при действии света, а бром при 550° и выше окисляют воду с выделением кислорода

3. Многие вещества (соли, галогенангидриды и др.) вступают с водой в реакции обмена и присоединения:

При растворении в воде солей, кислот, оснований и других веществ происходит их гидратация, т. е. присоединение молекул воды к молекуле растворенного вещества.

Большое значение имеет каталитическое действие воды. Многие реакции протекают только в присутствии следов воды и совсем не идут без нее. Так, например, хлор при полном отсутствии влаги не действует на железо, гремучая смесь без следов влаги не взрывает, в сухом виде и не вступают в реакцию.

В некоторых случаях вода является каталитическим ядом, например, для железа при синтезе аммиака.

Прежде всего следует запомнить, что металлы делят в целом на три группы:

1) Активные металлы: к таким металлам относятся все щелочные металлы, щелочноземельные металлы, а также магний и алюминий.

2) Металлы средней активности: к таковым относят металлы, расположенные между алюминием и водородом в ряду активности.

3) Малоактивные металлы: металлы, расположенные в ряду активности правее водорода.

В первую очередь нужно запомнить, что малоактивные металлы (т.е. те, что расположены после водорода) с водой не реагируют ни при каких условиях.

Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой при любых условиях (даже при обычной температуре и на холоде), при этом реакция сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида металла. Например:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2

Магний из-за того, что покрыт защитной оксидной пленкой, реагирует с водой только при кипячении. При нагревании в воде оксидная пленка, состоящая из MgO, разрушается и находящийся под ней магний начинает реагировать с водой. При этом реакция также сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида металла, который, однако, в случае магния нерастворим:

Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 ↓ + H 2

Алюминий так же, как и магний, покрыт защитной оксидной пленкой, однако в этом случае кипячением ее разрушить нельзя. Для ее снятия требуются либо механическая чистка (каким-либо абразивом), либо ее химическое разрушение щелочью, растворами солей ртути или солей аммония:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

Металлы средней активности реагируют с водой лишь тогда, когда она находится в состоянии перегретого водяного пара. Сам металл при этом должен быть нагрет до температуры красного каления (около 600-800 о С). В отличие от активных металлов, металлы средней активности при реакции с водой вместо гидроксидов образуют оксиды металлов. Продуктом восстановления и в этом случае является водород.

ЗАПОМНИТЕ!!!

Щелочные металлы – это I группа, А - главная подгруппа – Li , Na , K , Rb , Cs , Fr

Щелочно-земельные металлы – это II группа, А – главная подгруппа (Be , Mg не относятся) – Ca , Sr , Ba , Ra

n I

Основания Ме(ОН) n

ОН – гидроксильная группа, с валентностью (I )

Щёлочи – это растворимые в воде основания (см. ТАБЛИЦУ РАСТВОРИМОСТИ)

I n

Кислоты – это сложные вещества с общей формулой Н n (КО)

(КО) – кислотный остаток

V - VII

Кислотный оксид – неМе х О у иМе х О у

I, II

Основные оксиды – Ме х О у

I. Взаимодействие воды с металлами.

В зависимости от активности металла, реакция протекает при различных условиях и образуются разные продукты.

1). Взаимодействие с самыми активными металлами , стоящими в периодической системе в I А иI I А группах (щелочные и щелочно-земельные металлы) и алюминий . В ряду активности эти металлы расположены до алюминия (включительно)

Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется щелочь и водород.

I I

2Li + 2 H 2 O =2 Li OH + H 2

HOH гидроксид

лития

I II

Ba + 2 H 2 O= Ba (OH) 2 + H 2

2 Al + 6 H 2 O = 2Al (OH) 3 + 3 H 2

гидроксид

алюминия

ОН – гидроксогруппа, она всегда одновалентна

ВЫВОД – активные металлы - Li , Na , K , Rb , Cs , Fr , Ca , Sr , Ba , Ra + Al – реагируют так

Me + H 2 O =Me(OH) n + H 2 ( р . замещения )

Основание

2) Взаимодействие с менее активными металлами , которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.

Реакция протекает только с парообразной водой, т.е. при нагревании.

При этом образуются: оксид этого металла и водород.

I II I

Fe + H 2 O = FeO + H 2 (протекает реакция замещения)

оксид

железа

Ni + H 2 O = NiO + H 2

(Валентность металла можно легко определить по ряду активности металлов, над их символом стоит значение, например +2, это означает, что валентность этого металла равна 2) .

ВЫВОД – металлы средней активности, стоящие в ряду активности до (Н 2) – Be , Mg , Fe , Pb , Cr , Ni , Mn , Zn – реагируют так

3) Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.

Cu + H 2 O = нет реакции

I I.Взаимодействие с оксидами (основными и кислотными)

С водой взаимодействуют только такие оксиды, которые при взаимодействии с водой дают растворимый в воде продукт(кислоту или щелочь).

1). Взаимодействие с основными оксидами.

С водой взаимодействуют только основные оксиды активных металлов, которые расположены в в I А иI I А группах, кроме Ве и Mg (оксид алюминия не реагирует, т.к. он амфотерный). Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется только щелочь.

I II

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOHBaO + H 2 O =Ba (OH) 2 (протекает реакция соединения)

2) Взаимодействие кислотных оксидов с водой.

Кислотные оксиды реагируют с водой все. Исключение составляет только SiO 2 .

При этом образуются кислоты. Во всех кислотах на первом месте расположен водород, поэтому уравнение реакции записывают так:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 P 2 O 5 + H 2 O=2 HPO 3

SO 3 холодная

+H 2 O P 2 O 5

H 2 SO 4+ H 2 O

H 2 P 2 O 6

P 2 O 5 +3 H 2 O=2 H 3 PO 4

Горячая