Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Структура воды






Вода является основой всех коллоидных растворов. Она находит широкое применение при бурении устойчивых горных пород в качестве самостоятельной промывочной жидкости.

Под структурой воды понимают наличие устойчивых связей атомов в молекуле воды и порядок их соединения.

Вода, как известно - это природное неорганическое соединение, имеющее молекулярное строение, близкое соединениям водорода с галогенами: HI, НСl, HBr, соединениям водорода c серой H2S, селеном H2Se, теллуром Н2Те, азотом NH3. углеродом СН4 и т.д. Однако в отличие от воды все перечисленные соединения в атмосферных условиях являются газами, хотя молекулярный вес большинства из них превышает молекулярный вес воды. Вода же является жидкостью. Такая аномалия объясняется наличием связей между молекулами, обусловленных специфическим строением молекул воды.

Молекула воды, состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Атом кислорода на второмэнергетическом уровне имеет два подуровня: 2S (орбиталь с двумя электронами 2 S2) и 2Р (с четырьмя электронами: орбиталъ с двумя электронами 2Р2 и два неспаренных электрона).

Совместно с электронами двух атомов водорода Н неспаренные электроны кислорода образуют спаренные орбитали (рис. 1.1). Таким образом, образуется ковалентная связь между атомом кислорода и двумя атомами водорода. Длина этой связи 0, 96 А.

Рис. 1.1. Схема строения молекулы воды

 

Энергия связи Н-ОН составляет 493 кДж/молъ.

 

Рис. 1.2. Схема строения молекулы воды

 

Молекулы воды состоят из гетерогенных атомов, отличающихся энергией связи, а, следовательно, различной электроотрицательностью. В результате большой разности электроотрицательностей кислорода (3, 5) и водорода (2, 1) как спаренные орбитали, так и орбитали с неподеленными парами подвергаются гибридизации типа ЗР3. Орбитали вытягиваются в сторону образования связей. Молекула воды принимает форму тетраэдра, в двух вершинах которого расположены атомы водорода (рис. 1.2.). Угол между спаренными орбиталями составляет 104, 5°.

Поскольку электроотрицательность атомов водорода и кислорода значительно отличаются, то, как было отмечено выше, ионное облако (спаренная орбиталь) смещается в сторону более электроотрицательного атома (атома кислорода). Молекула воды поляризуется: на атоме кислорода (в вершинах орбиталей с неподеленными электронными парами) возникает отрицательный заряд, а на атомах водорода - положительный. За счет разноименности зарядов вершин, образованных таким образом молекул (диполей) воды возникает их взаимное притяжение по вершинам тетраэдров, что и обусловливает прочность связи молекул воды.

Энергия межмолекулярного взаимодействия молекул воды складывается из всех трех видов ван-дер-ваальсового взаимодействия (ориентационного, индукционного и дисперсного) и энергии водородной связи. Дисперсионное взаимодействие - результат появления мгновенных диполей в момент совпадения электронных орбиталей соседних атомов. В основе их лежит элекстростатическое взаимодействие диполей. При ориентационном взаимодействии соседние диполи ориентируются противоположно заряженными полюсами. при индукционном - атомы индуциируют возникновение диполей в соседней молекуле.

 

Диссоциацияводы.

Чистая воды обладает малой электропроводностью, которая обьясняется небольшой диссоциацией воды на ионы водорода и гидроксид-ионы:

 


Исследования показывают, что для чистой воды при постоянной температуре количество ионов величина постоянная, равная моль/л. В кислых растворах ионов водорода > моль/л, в щелочных растворах [ ]< моль/л
Практически кислотность или щелочность раствора определяют по десятичному логарифму концентрации раствора с обратным знаком. Зту величину называют водородным показателем:

pH = -lg[ ]

 

Например, если [ ] = моль/л, то pH = 5, если [ ] = моль/л, то pH=9, в нейтральном растворе pH= 7

Для измерения pH существуют различные методы: с помощью индикаторов - реактивов, лакмусовой бумаги, приборов pH-метров.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.