Вода в природе

Диаграммы состояния  изучены для ряда веществ, имеющих  научное или практическое значение. В принципе они подобны рассмотренной  диаграмме состояния воды. Однако на диаграммах состояния различных  веществ могут быть особенности. Так, известны вещества, тройная точка которых лежит при давлении, превышающем атмосферное. В этом случае нагревание кристаллов при атмосферном давлении приводит не к плавлению этого вещества, а к его сублимации - превращению твердой фазы непосредственно в газообразную.

4. Химические свойства воды. Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако при температурах выше 1000 °Ñ водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород:

2Н 
О  
2Н 
+О

Процесс разложения вещества в результате его нагревания называется термической диссоциацией. Термическая диссоциация воды протекает с поглощением теплоты. Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, чем выше температура, тем в большей степени разлагается вода. Однако даже при 2000 °Ñ степень термической диссоциации воды не превышает 2%, т.е. равновесие между газообразной водой и продуктами ее диссоциации — водородом и кислородом — все еще остается сдвинутым в сторону воды. При охлаждении же ниже 1000 °Ñ равновесие практически полностью сдвигается в этом направлении.

Вода — весьма реакционноспособное вещество. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются  с водой, образуя основания и  кислоты; некоторые соли образуют с  водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода.

Вода обладает также каталитической способностью. В отсутствие следов влаги практически  не протекают некоторые обычные  реакции; например, хлор не взаимодействует  с металлами, фтороводород не разъедает  стекло, натрий не окисляется в атмосферы воздуха.

Вода способна соединяться с рядом веществ, находящихся при обычных условиях в газообразном состоянии, образуя  при этом так: называемые гидраты  газов. Примерами могут служить  соединения Хе 
6Н 
О, CI 
 
8H 
O, С 
Н 
 
6Н 
О, С 
Н 
 
17Н 
О, которые выпадают в виде кристаллов при температурах от 0 до 24 °С (обычно при повышенном давлении соответствующего газа). Подобные соединения возникают в результате заполнения молекулами газа (“гостя”) межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды (“хозяина”); они называются соединениями включения или клатратами.

В клатратных соединениях  между молекулами “гостя” и “хозяина”  образуются лишь слабые межмолекулярные  связи; включенная молекула не может  покинуть своего места в полости  кристалла преимущественно из-за пространственных затруднений Поэтому клатраты — неустойчивые соединения, которые могут существовать лишь при сравнительно низких температурах.

Клатраты используют для разделения углеводородов и  благородных газов. В последнее  время образование и разрушение клатратов газов (пропана и некоторых других) успешно применяется для обессоливания воды. Нагнетая в соленую воду при повышенном давлении соответствующий газ, получают льдоподобные кристаллы клатратов, а соли остаются в растворе. Похожую на снег массу кристаллов отделяют от маточного раствора и промывают, Затем при некотором повышении температуры или уменьшении давления клатраты разлагаются, образуя пресную воду и исходный газ, который вновь используется для получения клатрата. Высокая экономичность и сравнительно мягкие условия осуществления этого процесса делают его перспективным в качестве промышленного метода опреснения морской воды.

5. Тяжелая  вода. При электролизе обычной воды, содержащей наряду с молекулами Н 
О также незначительное количество молекул D 
O, образованных тяжелым изотопом водорода, разложению подвергаются преимущественно молекулы Н 
О. Поэтому при длительном электролизе воды остаток постепенно обогащается молекулами D 
O. Из такого остатка после многократного повторения электролиза в 1933 г. впервые удалось выделить небольшое количество воды

состоящей почти  на 100% из молекул D 
О и получившей название тяжелой воды.

По своим  свойствам тяжелая вода заметно  отличается от обычной воды (таблица). Реакции с тяжелой водой протекают  медленнее, чем с обычной. Тяжелую воду применяют в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах.

Константа	Н  О	D  О
Молекулярная  масса	18	20
Температура замерзания, °С,	0	3,8
Температура кипения, °С,	100	101,4
Плотность при 25°С, г/см Температура максимальной плотности, °С	0,9971 4	1,1042 11,6

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Библиография

1. Д.Э., Техника и производство. М., 1972г
2. Хомченко Г.П. , Химия для поступающих в ВУЗы. М., 1995г.
3. Прокофьев М.А., Энциклопедический словарь юного химика. М., 1982г.
4. Глинка Н.Л., Общая химия. Ленинград, 1984г.
5. Ахметов Н.С., Неорганическая химия. Москва, 1992г.