Свойства молекулы воды

 Размышления ( не учебный материал !!!) на тему

свойств молекулы воды

 

Автор статьи — Саид Лутфуллин

 

Самое распространенное вещество на нашей планете. Без нее не было бы жизни. Все живые структуры, за исключением вирусов, по большей части состоят из воды. На ее примере детям в школе объясняют строение молекул, химические формулы. Свойства, характерные только для воды, используются в живой природе, а так же в хозяйственной жизни человека.

 

С детства нам знакомое вещество, никогда не вызывавшее каких-то вопросов. Ну вода, и что? А в таком простом, казалось бы, веществе скрыто много загадок.

 

Общие

свойства молекулы воды

 

1. Вода — основной природный растворитель. Все реакции в живых организмах так или иначе протекают в водной среде, вещества реагируют в растворенном состоянии.

2. У воды отличная теплоемкость, но довольно малая теплопроводность. Это позволяет использовать воду как транспорт тепла. На этом принципе основан механизм охлаждения многих организмов. А в атомной энергетике и воду, благодаря этому свойству, используют в качестве теплоносителя.

3. В воде не только протекают реакции, она сама вступает в реакции. Гидратация, фотолиз и т. д.

 

 Это только некоторые свойства, ни одно вещество не может похвастаться таким наборов свойств. Поистине это вещество уникально.

 

Ну а теперь ближе к теме.

 

 Всегда, везде, даже в школе на уроках химии ее называют просто «вода».

 

А вот какое химическое называние и свойства молекулы воды?

 

На просторах интернета и учебной литературы можно встретить такие называния: оксид водорода, гидроксид водорода, гидроксильная кислота. Это самые наиболее часто встречающиеся.

 

Так к какому все таки классу неорганических веществ относится вода?

 

Давайте разберемся в этом вопросе.

 

Ниже приведена схема:

 

 

• вода  — точно не простое вещество, так как образована атомами разных элементов;

• и не соль, так как связь в солях между катионом и анионом должна быть ионной, катионом должен быть металл, а в молекуле воды связи только ковалентные и катион — водород (неметалл).

 

 Для начала разберемся — оксид это или гидроксид. Что с уверенностью можно сказать, так это то, что вода — это точно не оксид.

 

Хотя, если поверхностно посмотреть, то вода, в принципе, попадает под определение оксида водорода. Образуется в результате реакции полного окисления водорода: 2H₂ + O₂ → 2H₂O, кислород в низшей степени окисления.

 

Рассмотрим по свойствам :

 

Свойства основных оксидов:

 

1. Взаимодействие с кислотами.

2. Взаимодействие с кислотными оксидами.

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами.

   Молекула воды обладает только одним свойством основного оксида — это взаимодействие с кислотными оксидами.

 

Свойства кислотных оксидов:

 

1. Взаимодействие со щелочами.

2. Взаимодействие основными оксидами.

3. Взаимодействие амфотерными оксидами.

   Молекула воды так же проявляет только одно свойство: взаимодействие основными оксидами.

   По свойствам молекула воды проявляет двойственную природу: реагирует с кислотными и основными оксидами.

 

Но воду нельзя отнести к амфотерным оксидам, так как амфотерные оксиды образуют металлы, а водород — неметалл.

 

Выходит, если вода —  все таки оксид, значит несолеобразующий.

 

Но, может это будет сенсацией, ВОДА ОБРАЗУЕТ СОЛИ!

 

Но об этом немного позже.

 

Из приведенных выше доказательств следует, что вода — не оксид. Еще один аргумент «против оксида»: ни один оксид не диссоциирует на ионы, а одно из свойств молекулы воды — частичная диссоциация на катион H⁺ и анион OH^—.

 

Исходя из предыдущего: в воде два «разных» водорода. Один в катионе, другой  — в анионе.

 

И формулу воды следует писать не так как мы привыкли: H₂O, а

HOH

 

Следовательно, вода — это гидроксид.

 

Эта версия более правдоподобна: гидроксильная группа явно намекает на что-то подобное. Но какой гидроксид? Давайте опять разберем по свойствам гидроксиды:

 

Свойства основных гидроксидов (оснований):

 
Для растворимых оснований (щелочей):
 

1. Для растворимых оснований (щелочей) характерны реакции ионного обмена.

2. Взаимодействие растворимых оснований (щелочей) с кислотными основаниями.

3. Взаимодействие с амфотерными гидроксидами.

4. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании.

   Молекула воды не проявляет ни одного свойства, только разве что, при сильном нагревании, она подвергнется разложению, ну а это со всеми веществами так — есть определенный порог температуры, выше которого связи не могут больше существовать и разрушаются.

 

Так же аргумент, «против» амфотерного и основного гидроксида — основные и амфотерные гидроксиды образуют только металлы.

 

Теперь подходим к самой интересной части. Выходит, что вода — это

 

кислотный гидроксид, то есть кислородосодержащая кислота.

 

Рассмотрим по свойствам.

 

Для кислотных гидроксидов характерны:

 

1. Реакции с металлами.

2. Реакции с основными и амфотерными оксидами.

3. Реакции с основаниями и амфотерными гидроксидам.

4. Реакции с солями.

5. Для сильных кислот так же реакции ионного обмена.

6. Вытеснение более слабых, а так же летучих кислот из солей.

 

Для молекулы воды характерны почти все эти свойства.

 

Разберем подробно.

 

• Реакции с металлами. Не все металлы способны реагировать с водой. Вода как кислота  — очень слабая, но, тем не менее, это свойство она проявляет:

 

HOH + Na → NaOH + H₂↑ — из воды вытесняется водород — вода ведет себя, как большинство кислот.

 

• Реакции с основными и амфотерными оксидами. С амфотерными оксидами не реагирует, так как кислотные свойства слабые, но реагирует с основными оксидами (не со всеми правда, это объясняется слабыми кислотными свойствами):

 

HOH + Na₂O → 2NaOH

 

• Реакции с основаниями и амфотерными гидроксидам. Тут вода не может похвастаться такими реакциями —  из-за своей слабости как кислоты.
• Реакции с солями. Некоторые соли подвергаются гидролизу — как раз таки реакции с водой.

 

Al₂S₃ + HOH → Al(OH)₃↓ + H₂S↑

 

Эта реакция  так же иллюстрирует последнее свойство — вытеснение кислоты, у воды получается вытеснить сероводород.

 

Из определения: «кислота — это сложное вещество, состоящее из водорода и кислотного остатка, при диссоциирующее на катион H⁺ и катион кислотного остатка«.

 

Все подходит. И получается, что кислотный остаток  — это гидроксильная группа OH.

 

И, как я и говорил раньше, вода образует соли, выходит, что соли воды-кислоты — это основные и амфотерные гидроксиды: металл, соединенный с кислотным остатком (OH).

 

И схемы реакций:

 

кислота + металл → соль + водород (в общем случае)

 

HOH + Na → NaOH + H₂↑

 

кислота + основный оксид → соль вода

 

HOH + Na₂O → 2NaOH (соль образуется, только воды не образуется, да и с чего бы это вдруг в результате реакции с водой, должна образовываться вода)

 

соль + кислота → другая кислота + другая соль

 

Al₂S₃ + HOH → Al(OH)₃↓ + H₂S↑

 

Итак, мы пришли к выводу, что амфотерные и основные гидроксиды — это соли воды — кислоты.

 

Тогда как их называть?

 

Весть термин «гидроксид» также применим к кислородосодержащим кислотам. По правилам получается:

 

название иона + ат =  Гидрокс + ат.

 

Соли воды — гидроксаты.

 

Вода настолько слабая кислота, что проявляет некоторые амфотерные свойства, например реакции с кислотными оксидами.

 

И в воде нейтральная среда, а не кислая, как во всех кислотах — это исключение из правила.

 

Но в конце концов, как говорил замечательный русский химик-органик «Неосуществимых реакций нет, а если реакция не идет, то еще не найден катализатор».

 

Подведем итог.

Сформулируем основные положения теории «Вода — кислота»:

 

• Молекула воды по свойствам — слабая (очень слабая) кислота.

• Вода настолько слабая, что проявляет амфотерные свойства и у нее нейтральная реакция среды.

• Вода как кислота образует соли — гидроксаты.

• К гидроксатам относятся амфотерные и основные гидроксиды.

• Формула воды: HOH.

• Правильные названия воды: гидроксид водорода, гидроксильная кислота.

 

 

Загрузка...

• Подписка на рассылку

(Правила комментирования)