Подготовил: Кивва С.В. Научный руководитель: доцент Кузнецова И.В.

Молекула воды состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода, которые находятся друг относительно друга под углом 105°

Чистая (дистиллированная) вода – бесцветная жидкость, без запаха и вкуса На земле существует в трех агрегатных состояниях Температура кипения 100°С Температура кристаллизации (плавления) 0°С

В XVIII веке вода послужила эталоном для выбора единицы массы: массе 1 куб. см. было приписано значение 1г Максимальная плотность при 4°C принята за 1г/мл, все остальные вещества сравниваются по плотности и массе с водой Плотность льда меньше, чем у жидкой воды, что является аномальным свойством воды Вода обладает самой большой теплоемкостью Плохо проводит электрический ток

1. Взаимодействие с металлами а) очень активные металлы при взаимодействии с водой образуют гидроксид и водород 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 гидроксид натрия 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 гидроксид калия Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 гидроксид кальция

б) средние по активности металлы при взаимодействии с водой при нагревании образуют оксид металла и водород Zn + H 2 O = ZnO + H 2 оксид цинка в) малоактивные металлы с водой не реагируют

2. Взаимодействие с оксидами а) оксиды металлов при взаимодействии с водой образуют гидроксиды CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 гидроксид кальция б) оксиды неметаллов при взаимодействии с водой образуют кислоты SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 серная кислота

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

2H 2 O = 2H 2 + O 2

Вода – слабый электролит. Н 2 О Н + ОН ̄ Произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов называют ионным произведением воды К Н 2 О. Установлено, что при 25 o С ионное произведение воды К Н 2 О = 10 ̄¹. Ионное произведение воды даёт возможность вычислить концентрацию гидроксид-ионов ОН в любом водном растворе, если известна концентрация ионов водорода Н, и наоборот. Например, если [ОН ̄ ] = 10 моль/л, то [Н] = 10 ̄¹/10 = 10 моль/л

Среду любого водного раствора можно охарактеризовать концентрацией ионов водорода Н или гидроксид-ионов ОН. Нейтральная – это среда, в которой концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов: [Н] = [ОН ̄ ] = 10 моль/л Кислотная – это среда, в которой концентрация ионов водорода больше концентрации гидроксид-ионов: [Н] > [ОН ̄ ], [Н] > 10 моль/л Щелочная – это среда, в которой концентрация ионов водорода меньше концентрации гидроксид-ионов: [Н] < [ОН ̄ ], [Н] < 10 моль/л

Для характеристики сред растворов удобно использовать так называемый водородный показатель pH (пэ-аш), введенный датским химиком Сёренсеном: р – начальная буква слова potenz – математическая степень, буква Н – химический знак водорода. Водородным показателем рН называется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: рН = –lg[H] Например, если [Н] = моль/л, то рН = 4, среда раствора кислотная; если [Н] = моль/л, то рН = 10, среда раствора щелочная; если [Н] = моль/л, то рН = 7, среда нейтральная.

Чем меньше pH, тем больше концентрация ионов Н, то есть больше кислотность среды; и наоборот, чем больше рН, тем больше щелочность раствора. Наглядно зависимость между концентрацией ионов водорода, значением рН и реакцией среды раствора показана на схеме: –1 10 –2 10 –3 10 –4 10 –5 10 –6 10 –7 10 –8 10 –9 10 –10 10 –11 10 –12 10 –13 10 –14 [H] + моль л рHрH Среда раствора СильнокислотнаяСлабокислотная Нейтральная СлабощелочнаяСильнощелочная

Существуют различные методы измерения рН. Качественно тип среды и рН растворов электролитов определяют с помощью индикаторов – веществ, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды растворов, то есть рН растворов. На практике применяют такие индикаторы, как лакмус, метиловый оранжевый, фенолфталеин, универсальный.

Велика роль водородного показателя в самых различных явлениях и процессах – и в природе, и в технике. Многие производственные процессы в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также биологические процессы протекают лишь при определённой реакции среды. Определённая реакция почвенного раствора необходима для нормального развития различных культур в сельском хозяйстве. Для снижения кислотности почв применяют известкование (внесение в почву карбонатов кальция и магния), для снижения щёлочности – гипсование (внесение в почву молотого гипса). Во внутренней среде живых организмов значение рН постоянно. Так, желудочный сок при нормальной кислотности имеет рН = 1,7 (сильнокислотная среда), кровь – рН = 7,4 (слабощелочная), слёзы – рН = 6,9 (слабокислотная, близка к нейтральной).

В водном растворе частицы растворённого вещества взаимодействуют с молекулами воды. Такое взаимодействие может привести к реакции гидролиза (от греч. hydro – вода, lysis – разложение, распад). Гидролиз – это реакция обменного разложения веществ водой. Гидролизу подвергаются различные вещества: неорганические – соли, карбиды и гидриды металлов, галогениды неметаллов; органические – галогеналканы, сложные эфиры и жиры, углеводы, белки, полинуклеатиды. Реакции гидролиза могут протекать обратимо и необратимо.

Гидролиз галогеналканов используют для получения спиртов. Например: С 2 Н 5 Сl + H 2 О С 2 Н 5 ОН + HCl хлорэтан этанол Гидролиз сложных эфиров протекает обратимо в кислотной среде (в присутствии неорганической кислоты) с образованием соответствующего спирта и карбоновой кислоты: СН 3 С + H 2 O С 2 Н 5 ОН + СН 3 С этиловый эфир этанол уксусная уксусной кислоты кислота Гидролиз дисахаридов, например сахарозы, можно представить следующим уравнением: C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 сахароза глюкоза фруктоза Гидролиз аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ): АТФ + H 2 O Н 3 РО4 + АДФ + энергия O О С 2 Н 5 H +, t t O ОН