Загальні відомості про будову молекули води
Вода - найбільш поширена речовина в приводі. Молекула води має вигляд H2 O.
Вода - термодинамічно стійке з'єднання. Стандартна енергія Гіббса утворення рідкої води при температурі 298 Л рана - 237, 57кДж / моль, водяної пари - 228,94 кДж / моль. У зв'язку з цим константа дисоціації водяної пари на водень і кисень дуже мала (8,88 × 10 -41).
Агрегатний стан води визначається температурою і тиском (рис. 1). Крива АТ відповідає рівновазі в системі лід-пар, DO - рівноваги в системі переохолоджена вода-пар, крива OC - рівноваги в системі вода-пар, а крива OB - рівноваги в системі лід-вода. У точці Про все криві перетинаються. Ця точка називається потрійною точкою і відповідає рівноваги в системі лід-вода-пар.
Мал. 1. Діаграма стану води.
Електронна будова молекули води
Структурна молекула води має вигляд H2 O. Запишемо електронні конфігурації атомів кисню і водню в основному стані, а потім зарісуем їх електронно-графічні формули:
8 Про 1s 2 2s 2 2p 4
При утворенні молекули води електронні хмари двох неспарених 2p-електронів атома кисню перекриваються з 1s-електронними хмарами двох атомів водню; схема цього перекривання зображена на рис. 2. Оскільки p-електронні хмари атома кисню орієнтовані у взаємно перпендикулярних напрямках, то молекула води має кутову будову, причому можна очікувати, що кут між зв'язками О-Н становитиме 90 o.
Мал. 2. Схема будови молекули води.
Однак, на ділі валентний кут між атомами кисню і водню відрізняється від 90 o. він становить 104,5 o.
Приклади розв'язання задач
Напишіть рівняння реакцій між водою і такими речовинами: а) кальцієм; б) оксидом вуглецю (IV); в) залізом при нагріванні); г) оксидом сірки (VI); д) оксидом кальцію.
При розчиненні кальцію в воді відбувається утворення мутного розчину білого кольору (гідроксид кальцію) і виділення бульбашок газу (водень):
При розчиненні оксиду вуглецю (IV) у воді відбувається утворення вугільної кислоти. Це оборотна реакція:
При взаємодії розпеченого заліза з водяною парою протікає хімічна реакція, рівняння якої має вигляд:
При пропущенні оксиду сірки (VI) через воду відбувається утворення сірчаної кислоти:
При розчиненні оксиду кальцію в воді відбувається утворення гідроксиду кальцію. Реакція супроводжується виділенням тепла (екзотермічна):
Яка маса водню виділиться, якщо в воду додати 1г кальцію?
Запишемо рівняння реакції розчинення кальцію в воді:
Розрахуємо кількість речовини кальцію, що вступив у реакцію (молярна маса - 40 г / моль):
n (Ca) = 1/40 = 0,025 моль.
Відповідно до рівняння реакції n (Ca). n (H2) = 1. 1, тобто n (Ca) = n (H2) = 0,025 моль. Тоді, маса виділився водню дорівнюватиме (молярна маса - 2 г / моль):
m (H2) = 0,025 × 2 = 0,05 м