Вода и её свойства
Из химических свойств воды особенно важны способность её молекул диссоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворять вещества разной химической природы.
Роль воды как главного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью её молекул и, как следствие, её чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноимённые электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимного притяжения между молекулами или атомами погружённого в воду тела также слабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разбить молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многих труднорастворимых веществ: капля камень точит.
Лишь незначительная доля молекул (одна из 500 000 000) подвергается электролитической диссоциации по схеме:
 |
Однако, приведённое уравнение условное: не может существовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н+. Он сразу соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н3О+, который в свою очередь объединяется с одной, двумя или тремя молекулами воды в
Н3О+ , Н5О2+ , Н7О3+ .
Электролитическая диссоциация воды – причина гидролиза солей слабых кислот и (или) оснований. Степень электролитической диссоциации заметно возрастает при повышении температуры.
Образование воды из элементов по реакции:
 |
-286 кДж/моль для жидкой воды
-при низких температурах в отсутствии катализаторов происходит крайне медленно, но скорость реакции резко возрастает при повышении температуры, и при 5500 С она происходит со взрывом. При понижении давления и повышении температуры равновесие сдвигается влево.
Под действием ультрафиолетового излучения происходит фотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН- .
Ионизирующее излучение вызывает радиолиз воды с образованием Н2 ; Н2О2 и свободных радикалов: Н* ; ОН* ; О* .
Вода – реакционноспособное соединение.
Вода окисляется атомарным кислородом:
 |
При взаимодействии с F2 образуется НF, а также О2 ;О3 ; Н2О2 ; F2О и другие соединения.
С остальными галогенами при низких температурах вода реагирует с образованием смеси кислот Н Гал и Н Гал О.
При обычных условиях с водой взаимодействует до половины растворённого в ней СI2 и значительно меньшие количества Br2 и J 2 .
При повышенных температурах СI2 и Br2 разлагают воду с образованием Н Гал и О2 .
При пропускании паров воды через раскалённый уголь она разлагается и образуется так называемый водяной газ:
 |
При повышенной температуре в присутствии катализатора вода реагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например:
 |
|
Эти реакции используют для промышленного получения водорода.
Фосфор при нагревании с водой под давлением в присутствии катализатора окисляется в метафосфорную кислоту:
 |
Вода взаимодействует со многими металлами с образованием Н2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными и щелочно-земельными металлами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатной температуре. Менее активные металлы разлагают воду при повышенной температуре, например, Мg и Zn – выше 1000 С; Fe – выше 6000 С :
 |
При взаимодействии с водой многих оксидов образуются кислоты или основания.
Вода может служить катализатором, например, щелочные металлы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды.
Иногда вода – каталитический яд, например, для железного катализатора при синтезе NH3.
Способность молекул воды образовывать трёхмерные сетки водородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами, СО2 , CI2 , (CH2)2O , CHCI3 и многими другими веществами газовые гидраты.
Примерно до конца 19 века вода считалась бесплатным неистощимым даром природы. Её не хватало только в слабонаселённых районах пустынь. В 20 веке взгляд на воду резко изменился. В результате быстрого роста населения земного шара и бурного развития промышленности проблема снабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировой проблемой номер один. В настоящее время люди используют ежегодно около 3000 млрд кубических метров воды, и эта цифра непрерывно быстро растёт. Во многих густонаселённых промышленных районах чистой воды уже не хватает.
Недостаток пресной воды на земном шаре можно восполнить различными путями: опреснять морскую воду, а также заменять ею, где это возможно в технике, пресную воду; очищать сточные воды до такой степени, чтобы их можно было спокойно спускать в водоёмы и водотоки, не боясь загрязнить, и использовать вторично; экономно расходовать пресную воду, создавая менее водоёмкую технологию производства, заменяя, где это можно, пресную воду высокого качества водой более низкого качества и т.д.
В О Д А - о д н о и з г л а в н ы х б о г а т с т в ч е л о в е ч е с т в а н а З е м л е .
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы :
1. Химическая энциклопедия. Том 1. Редактор И.Л.Кнунянц. Москва, 1988 год.
2. Энциклопедический словарь юного химика. Составители
В.А.Крицман, В.В.Станцо. Москва, “ Педагогика“, 1982 год.
3. Слово о воде. Автор О.А.Спенглер. Ленинград,
“ Гидрометеоиздат “ , 1980 год.
