Vanduo yra labiausiai paplitęs Žemės planetos tirpiklis, kuris iš esmės lemia žemės chemijos, kaip mokslo, prigimtį. Didžioji dalis chemijos, kaip mokslas, prasidėjo būtent kaip vandeninių medžiagų tirpalų chemija. Kartais jis laikomas amfolitu – vienu metu ir rūgštimi, ir baze (katijonas H+ anijonas OH−). Jei vandenyje nėra pašalinių medžiagų, hidroksido jonų ir vandenilio jonų (arba hidronio jonų) koncentracija yra vienoda, pKa ≈ apytiksliai. 16.

Vanduo yra chemiškai gana aktyvi medžiaga. Labai polinės vandens molekulės solvatuoja jonus ir molekules ir sudaro hidratus bei kristalinius hidratus. Solvolizė, o ypač hidrolizė, vyksta gyvoje ir negyvojoje gamtoje, plačiai naudojama chemijos pramonėje.

Vanduo reaguoja kambario temperatūroje:

SU aktyvieji metalai(natris, kalis, kalcis, baris ir kt.)

Su halogenais (fluoru, chloru) ir tarphalogeniniais junginiais

Su druskomis, susidarančiomis iš silpnos rūgšties ir silpnos bazės, sukeliančios visišką jų hidrolizę

Su karboksilo ir neorganinių rūgščių anhidridais ir rūgščių halogenidais

Su aktyviu metalu organiniai junginiai(dietilcinkas, Grignardo reagentai, metilo natris ir kt.)

Su karbidais, nitridais, fosfidais, silicidais, aktyvių metalų (kalcio, natrio, ličio ir kt.) hidridais

Su daugybe druskų, formuojančių hidratus

Su boranais, silanais

Su ketenais, anglies dioksidu

Su tauriųjų dujų fluoridais

Kaitinamas vanduo reaguoja:

Su geležimi, magniu

Su anglimi, metanu

Su kai kuriais alkilhalogenidais

Vanduo reaguoja esant katalizatoriui:

Su amidais, karboksirūgščių esteriais

Su acetilenu ir kitais alkinais

Su alkenais

Su nitrilais

Vandens chemines savybes lemia jo struktūros ypatumai. Vanduo yra gana stabili medžiaga, kai kaitinama iki mažiausiai 1000 ° C (vyksta terminė disociacija) arba veikiama ultravioletinių spindulių (fotocheminė disociacija).

Vanduo yra chemiškai aktyvus junginys. Pavyzdžiui, jis reaguoja su fluoru. Chloras, kaitinamas arba veikiamas šviesos, skaido vandenį, išskirdamas atominį deguonį:

H2O + Cl2 = HCl + HClO (HClO = HCl + O)

Normaliomis sąlygomis jis sąveikauja su aktyviais metalais:

2H2O + Ca = Ca(OH) 2 + H2

2H2O + 2Na = 2NaOH + H2

Vanduo taip pat reaguoja su daugeliu nemetalų. Pavyzdžiui, sąveikaujant su atominiu deguonimi susidaro vandenilio peroksidas:

H2O + O = H2O2

Daugelis oksidų reaguoja su vandeniu, sudarydami bazes ir rūgštis:

CO2 + H2O = H2CO3

CaO + H2O = Ca(OH)2

Sąveikaujant su kai kuriomis druskomis susidaro kristaliniai hidratai. Kaitinant jie praranda kristalizacijos vandenį:

Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3*10H2O

Vanduo taip pat skaido daugumą druskų (vadinama hidrolize).

Taurieji metalai nereaguoja su vandeniu.

Be pagrindinių jonų, kurių kiekis vandenyje yra gana didelis, jame yra nemažai elementų: azoto, fosforo, silicio, aliuminio, geležies, fluoro koncentracijos nuo 0,1 iki 10 mg/l. Jie vadinami mezoelementais (iš graikų kalbos „mesos“ - „vidutinis“, „tarpinis“).

Azotas nitratų pavidalu NO3- patenka į rezervuarus su lietaus vandeniu, o aminorūgščių, karbamido (NH2)2CO ir amonio druskų NH4+ pavidalu skaidant organines liekanas.

Fosforas vandenyje yra vandenilio fosfatų HPO32- ir divandenilio fosfatų H2PO3- pavidalu, susidarančių skaidant organines liekanas.

Silicis yra nuolatinis cheminės sudėties komponentas natūralūs vandenys. Tai, priešingai nei kiti komponentai, palengvina visur esantys silicio junginiai uolienose, ir tik mažas pastarųjų tirpumas paaiškina mažą silicio kiekį vandenyje. Silicio koncentracija natūraliuose vandenyse paprastai yra keli miligramai litre. Požeminiuose vandenyse jis didėja ir dažnai siekia keliasdešimt miligramų litre, o karštuose terminiuose – net šimtus. Be temperatūros, silicio tirpumui didelę įtaką daro ir tirpalo pH padidėjimas. Palyginti mažas silicio kiekis paviršiniame vandenyje, prastesnis už silicio dioksido tirpumą (125 mg/l esant 26 °C, 170 mg/l prie 38 °C), rodo vandenyje vykstančius procesus, mažinančius jo koncentraciją. Tai apima vandens organizmų suvartojamą silicio kiekį, iš kurių daugelis, pavyzdžiui, diatomės, savo skeletus kuria iš silicio. Be to, silicio rūgštis, būdama silpnesnė, iš tirpalo išstumiama anglies rūgštimi:

Na4SiO4 + 4CO2 + 4H2O = H4SiO4 + 4NaHCO3

Silicio nestabilumas tirpale taip pat prisideda prie silicio rūgšties polinkio tam tikromis sąlygomis virsti geliu. Labai silpnai mineralizuotame vandenyje silicis sudaro reikšmingą ir kartais vyraujančią vandens cheminės sudėties dalį, nepaisant mažo absoliutaus kiekio. Silicio buvimas vandenyje yra rimta kliūtis technologijoms, nes ilgą laiką verdant vandenį, silicis katiluose susidaro labai kietos silikatinės nuosėdos.

Aliuminis į vandens telkinius patenka dėl rūgščių poveikio moliui (kaolinui):

Al2(OH)4 + 6H+ = 2SiO2 + 5H2O + 2Al3+

Pagrindinis geležies šaltinis yra geležies turintys moliai. Organinės liekanos (toliau – C), susilietus su jais, sumažina geležį iki dvivalentės, kuri lėtai išplaunama bikarbonato arba huminių rūgščių druskų pavidalu:

2Fe2O3 + "C" + 4H2O + 7CO2 = 4Fe(HCO3)2

Kai vanduo su jame ištirpusiais Fe2+ jonais liečiasi su oru, geležis greitai oksiduojasi ir susidaro rudos Fe(OH)3 hidroksido nuosėdos. Laikui bėgant ji virsta pelkine rūda – rudąja geležies rūda (limonitu) FeO(OH). Karelų pelkių rūda buvo naudojama XVIII-XIX amžiuje geležies gavimui.

Melsva plėvelė vandens paviršiuje yra Fe(OH)3, kuri susidaro požeminiam vandeniui, kuriame yra Fe2+ jonų, kontaktuojant su oru. Ji dažnai painiojama su alyvos plėvele, tačiau jas labai lengva atskirti: geležies hidroksido plėvelė turi dantytus kraštus. Jei vandens paviršius šiek tiek pamaišomas, hidroksido plėvelė, skirtingai nei alyvos plėvelė, neperpildys.

Natūralaus vandens cheminę sudėtį lemia prieš tai buvusi istorija, t.y. kelias, kurį nueina vanduo per savo ciklą. Ištirpusių medžiagų kiekis tokiame vandenyje priklausys, viena vertus, nuo medžiagų, su kuriomis jis liečiasi, sudėties ir, kita vertus, nuo sąlygų, kuriomis įvyko ši sąveika. įtakos cheminė sudėtis vandenį gali sukelti šie veiksniai: uolienos, dirvožemis, gyvi organizmai, žmogaus veikla, klimatas, reljefas, vandens režimas, augmenija, hidrogeologinės ir hidrodinaminės sąlygos ir kt. Panagrinėkime tik kai kuriuos veiksnius, turinčius įtakos vandens sudėčiai.

Dirvožemio tirpalas ir atmosferos krituliai, filtruojami per dirvą, gali pagerinti uolienų ir mineralų tirpimą. Tai viena iš svarbiausių dirvožemio savybių, turinčių įtakos natūralių vandenų sudėties formavimuisi, ir yra padidėjusios anglies dioksido koncentracijos dirvožemio tirpale, išsiskiriančio gyviems organizmams ir šaknims kvėpuojant, rezultatas. sistema dirvožemyje ir biocheminis organinių liekanų skaidymas. Dėl to CO2 koncentracija dirvožemio ore padidėja nuo tipinio 0,033%. atmosferos oras, iki 1% ir daugiau dirvožemio ore (sunkiuose molinguose dirvožemiuose CO2 koncentracija dirvožemio ore kartais siekia 5-10%, todėl tirpalas turi stiprų agresyvų poveikį uolienoms). Kitas veiksnys, sustiprinantis agresyvų per dirvą filtruoto vandens poveikį, yra organinė medžiaga – dirvožemio humusas, kuris susidaro dirvose transformuojant augalų liekanas. Humuso sudėtyje humuso ir fulvo rūgštys bei paprastesni junginiai, pavyzdžiui, organinės rūgštys (citrinų, oksalo, acto, obuolių ir kt.), aminai ir kt., visų pirma paminėtini kaip aktyvūs reagentai. Dirvožemio tirpalas, praturtintas organinėmis rūgštimis ir CO2, labai pagreitina dirvose esančių aliumosilikatų cheminį atmosferą. Taip pat vanduo, prasiskverbiantis per dirvožemį, pagreitina cheminį aliumosilikatų ir karbonatinių uolienų, esančių po dirvožemiu, atmosferą. Kalkakmenis lengvai sudaro tirpų (iki 1,6 g/l) kalcio bikarbonatą:

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca(HCO3)2

Beveik visoje Rusijos europinėje dalyje (išskyrus Kareliją ir Murmansko sritį) kalkakmeniai, taip pat dolomitai MgCO3 CaCO3 yra gana arti paviršiaus. Todėl čia esančiame vandenyje daugiausia yra kalcio ir magnio bikarbonatų. Upėse, tokiose kaip Volga, Donas, Šiaurės Dvina ir pagrindiniai jų intakai, kalcio ir magnio bikarbonatai sudaro nuo 3/4 iki 9/10 visų ištirpusių druskų.

Druskos į vandens telkinius patenka ir dėl žmogaus veiklos. Taigi, kad ledas ištirptų, žiemą keliai barstomi natrio ir kalcio chloridais. Pavasarį chloridai įteka į upes kartu su tirpsmo vandeniu. Trečdalį chloridų europinės Rusijos dalies upėse ten atnešė žmonės. Upėse, ant kurių jie stovi didieji miestai, ši dalis yra daug didesnė.

Reljefas netiesiogiai veikia vandens sudėtį, prisidedant prie druskų išplovimo iš uolienų masės. Upės erozinio pjūvio gylis palengvina labiau mineralizuoto gruntinio vandens patekimą iš žemesnių horizontų į upę. Tai palengvina ir kitokio tipo įdubos (upių slėniai, daubos, daubos), gerinančios baseino drenažą.

Klimatas sukuria bendrą foną, kuriame vyksta dauguma procesų, turinčių įtakos natūralių vandenų cheminės sudėties formavimuisi. Klimatas pirmiausia nulemia šilumos ir drėgmės balansą, kuris lemia teritorijos drėgnumą ir vandens srauto tūrį, taigi ir natūralių tirpalų praskiedimą ar koncentraciją bei medžiagų tirpimo ar nusodinimo galimybę.

Vandens cheminei sudėčiai ir jos pokyčiams laikui bėgant didelę įtaką turi vandens telkinio energijos šaltiniai ir jų santykis. Sniego tirpimo laikotarpiu upių, ežerų ir rezervuarų vanduo turi mažesnę mineralizaciją nei tuo laikotarpiu, kai didžioji dalis mitybos gaunama iš požeminio ir požeminio vandens. Šia aplinkybe reguliuojamas rezervuarų užpildymas ir vandens išleidimas iš jų. Paprastai rezervuarai užpildomi pavasario potvynio metu, kai įtekantis vanduo yra mažiau mineralizuotas.

VANDUO

Vandens molekulė susideda iš deguonies atomo ir dviejų vandenilio atomų, prijungtų prie jo 104,5° kampu.

104,5° kampas tarp jungčių vandens molekulėje lemia ledo ir skysto vandens trapumą ir dėl to anomalią tankio priklausomybę nuo temperatūros. Štai kodėl dideli vandens telkiniai neužšąla iki dugno, todėl juose įmanoma gyvybė.

Fizinės savybės

VANDUO, LEDAS IR GARAI,atitinkamai skystos, kietos ir dujinės būsenos cheminis junginys molekulinė formulė H2O.

Dėl stipraus traukos tarp molekulių vanduo turi aukštą lydymosi (0C) ir virimo (100C) temperatūrą. Storas vandens sluoksnis turi mėlyną spalvą, kurią lemia ne tik jo fizinės savybės, bet ir suspenduotų priemaišų dalelių buvimas. Kalnų upių vanduo yra žalsvas dėl jame esančių suspenduotų kalcio karbonato dalelių. Grynas vanduo yra prastas elektros laidininkas. Vandens tankis yra didžiausias esant 4C, jis lygus 1 g/cm3. Ledas turi mažesnį tankį nei skystas vanduo ir plūduriuoja į jo paviršių, o tai labai svarbu rezervuarų gyventojams žiemą.

Vanduo turi itin didelę šiluminę talpą, todėl lėtai įšyla ir lėtai vėsta. Dėl to vandens baseinai reguliuoja temperatūrą mūsų planetoje.

Cheminės vandens savybės

Vanduo yra labai reaktyvi medžiaga. Normaliomis sąlygomis jis reaguoja su daugeliu bazinių ir rūgščių oksidų, taip pat su šarminiais ir šarminiais žemės metalais. Vanduo sudaro daugybę junginių – kristalinių hidratų.

Esant įtakai elektros srovė vanduo skyla į vandenilį ir deguonį:

2H2O elektros srovė= 2 H2 + O 2

Vaizdo įrašas „Vandens elektrolizė“

• Magnis reaguoja su karštu vandeniu ir sudaro netirpią bazę:

Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H2

• Berilis su vandeniu sudaro amfoterinį oksidą: Be + H 2 O = BeO + H 2

1. Aktyvieji metalai yra:

Li, Na, K, Rb, Cs, Kun– 1 grupė „A“

Ca, Sr, Ba, Ra– 2 grupė „A“

2. Metalo veiklos serija

3. Šarmas yra vandenyje tirpi bazė, sudėtinga medžiaga, kurią sudaro aktyvus metalas ir hidroksilo grupė OH ( aš).

4. Vidutinio aktyvumo metalai įtampos diapazone nuo MgįPb(aliuminis specialioje padėtyje)

Vaizdo įrašas "Natrio sąveika su vandeniu"

Prisimink!!!

Aliuminis reaguoja su vandeniu kaip aktyvūs metalai ir sudaro pagrindą:

2Al + 6H 2 O = 2Al( Oi) 3 + 3H 2

Vaizdo įrašas "Rūgščių oksidų sąveika su vandeniu"

Naudodamiesi pavyzdžiu, užrašykite sąveikos reakcijos lygtis:

SUO2 + H2O =

SO 3 + H 2 O =

Cl 2 O 7 + H 2 O =

P 2 O 5 + H 2 O (karšta) =

N 2 O 5 + H 2 O =

Prisimink! Su vandeniu reaguoja tik aktyvių metalų oksidai. Metalo oksidai vidutinis aktyvumas o metalai, esantys po vandenilio aktyvumo eilėje, netirpsta vandenyje, pvz., CuO + H 2 O = reakcija negalima.

Vaizdo įrašas "Metalų oksidų sąveika su vandeniu"

Li + H 2 O =

Cu + H2O =

ZnO + H2O =

Al + H 2 O =

Ba + H2O =

K 2 O + H 2 O =

Mg + H2O =

N 2 O 5 + H 2 O =

Svarbiausia mūsų planetos medžiaga, unikali savo savybėmis ir sudėtimi, žinoma, yra vanduo. Juk būtent jos dėka Žemėje yra gyvybė, tuo tarpu kituose šiandien žinomuose objektuose saulės sistema jos ten nėra. Kietas, skystas, garų pavidalo – bet koks iš jų reikalingas ir svarbus. Vanduo ir jo savybės yra visumos tyrimo objektas mokslinė disciplina- hidrologija.

Vandens kiekis planetoje

Jei atsižvelgsime į šio oksido kiekio rodiklį visose agregacijos būsenose, tai sudaro apie 75% visos planetos masės. Šiuo atveju reikėtų atsižvelgti į surištą vandenį organiniuose junginiuose, gyvuose daiktuose, mineraluose ir kituose elementuose.

Jei atsižvelgsime tik į skystą ir kietą vandens būseną, šis skaičius nukrenta iki 70,8%. Panagrinėkime, kaip šie procentai pasiskirsto, kur yra atitinkama medžiaga.

1. Vandenynuose ir jūrose bei Žemėje druskinguose ežeruose yra 360 milijonų km 2 sūraus vandens.
2. Gėlas vanduo pasiskirsto netolygiai: 16,3 mln. km 2 jo yra padengta ledu Grenlandijos, Arkties ir Antarktidos ledynuose.
3. 5,3 mln. km 2 vandenilio oksido yra susitelkę šviežiose upėse, pelkėse ir ežeruose.
4. Požeminis vanduo sudaro 100 mln. m3.

Štai kodėl astronautai iš tolimos kosmoso gali pamatyti Žemę mėlyno rutulio pavidalu su retais žemės inkliuzais. Vanduo ir jo savybės, žinios apie jo struktūrinius ypatumus yra svarbius elementus mokslas. Be to, pastaruoju metu žmonija pradėjo jausti aiškų gėlo vandens trūkumą. Galbūt tokios žinios padės išspręsti šią problemą.

Vandens sudėtis ir molekulinė struktūra

Jei atsižvelgsime į šiuos rodiklius, iš karto paaiškės šios nuostabios medžiagos savybės. Taigi vandens molekulė susideda iš dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo, todėl turi empirinę formulę H 2 O. Be to, abiejų elementų elektronai atlieka svarbų vaidmenį pačios molekulės konstrukcijoje. Pažiūrėkime, kokia yra vandens struktūra ir jo savybės.

Akivaizdu, kad kiekviena molekulė yra orientuota aplink kitą ir kartu sudaro bendrą kristalinę gardelę. Įdomu tai, kad oksidas pastatytas tetraedro pavidalu – centre yra deguonies atomas, o aplink jį asimetriškai – dvi poros elektronų ir du vandenilio atomai. Jei per atomų branduolių centrus nubrėžiate linijas ir jas sujungsite, gausite tiksliai tetraedrinę geometrinę formą.

Kampas tarp deguonies atomo centro ir vandenilio branduolių yra 104,5 0 C. Ilgis O-N jungtys= 0,0957 nm. Deguonies elektronų porų buvimas, taip pat didesnis jo elektronų afinitetas, palyginti su vandeniliu, užtikrina neigiamo krūvio lauko susidarymą molekulėje. Priešingai, vandenilio branduoliai sudaro teigiamai įkrautą junginio dalį. Taigi paaiškėja, kad vandens molekulė yra dipolis. Tai lemia, koks gali būti vanduo, o jo fizikinės savybės taip pat priklauso nuo molekulės struktūros. Gyvoms būtybėms šios savybės atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį.

Pagrindinės fizinės savybės

Tai paprastai apima kristalinę gardelę, virimo ir lydymosi taškus bei specialias individualias savybes. Apsvarstykime juos visus.

1. Vandenilio oksido kristalinės gardelės struktūra priklauso nuo agregacijos būsenos. Jis gali būti kietas – ledas, skystas – bazinis vanduo normaliomis sąlygomis, dujinis – garas, kai vandens temperatūra pakyla aukščiau 100 0 C. Ledas formuoja gražius raštuotus kristalus. Tinklelis kaip visuma yra laisvas, bet jungtis labai tvirta, o tankis mažas. Tai galite pamatyti snaigių ar šerkšnų raštų ant stiklo pavyzdyje. Paprastame vandenyje gardelė neturi pastovios formos, ji keičiasi ir pereina iš vienos būsenos į kitą.
2. Vandens molekulė viduje kosminė erdvė turi teisingą rutulio formą. Tačiau esant įtakai žemiškoji galia gravitacijos jis iškreipiamas ir į skysta būsenaįgauna indo formą.
3. Tai, kad vandenilio oksidas yra dipolio struktūra, lemia šias savybes: aukštą šilumos laidumą ir šiluminę talpą, kuri matyti iš greito medžiagos kaitinimo ir ilgo aušinimo, gebėjimą orientuoti tiek jonus, tiek atskirus elektronus ir junginius aplink save. . Dėl to vanduo yra universalus tirpiklis (tiek polinis, tiek neutralus).
4. Vandens sudėtis ir molekulės struktūra paaiškina šio junginio gebėjimą sudaryti daug vandenilinių jungčių, taip pat ir su kitais junginiais, turinčiais pavienes elektronų poras (amoniaku, alkoholiu ir kt.).
5. Skysto vandens virimo temperatūra 100 0 C, kristalizacija vyksta +4 0 C. Žemiau šio rodiklio yra ledas. Jei padidinsite slėgį, vandens virimo temperatūra smarkiai padidės. Taip, kada aukšta atmosfera Jame galite ištirpdyti šviną, bet jis net neužvirs (virš 300 0 C).
6. Vandens savybės yra labai svarbios gyvoms būtybėms. Pavyzdžiui, vienas iš svarbiausių yra paviršiaus įtempimas. Tai yra plonos apsauginės plėvelės susidarymas ant vandenilio oksido paviršiaus. Tai apie apie skystą vandenį. Šią plėvelę labai sunku sulaužyti mechaniniu poveikiu. Mokslininkai nustatė, kad jums reikės jėgos, lygus svoriui 100 tonų. Kaip tai pastebėti? Plėvelė akivaizdi, kai iš čiaupo lėtai laša vanduo. Matosi, kad tai tarsi kokiame apvalkale, kuris yra ištemptas iki tam tikros ribos ir svorio ir atsiskiria apvalaus lašelio pavidalu, šiek tiek iškraipytas gravitacijos. Ačiū paviršiaus įtempimas vandens paviršiuje gali būti daug objektų. Vabzdžiai su specialiais prisitaikymais gali laisvai judėti palei jį.
7. Vanduo ir jo savybės yra nenormalios ir unikalios. Pagal organoleptinius rodiklius šis junginys yra bespalvis skystis be skonio ir kvapo. Tai, ką vadiname vandens skoniu, yra jame ištirpę mineralai ir kiti komponentai.
8. Vandenilio oksido elektrinis laidumas skystoje būsenoje priklauso nuo to, kiek ir kokių druskų jame yra ištirpę. Distiliuotas vanduo, kuriame nėra jokių priemaišų, nepraleidžia elektros srovės.

Ledas yra ypatinga vandens būsena. Šios būsenos struktūroje molekulės yra sujungtos viena su kita vandeniliniais ryšiais ir sudaro gražią kristalinę gardelę. Tačiau jis yra gana nestabilus ir gali lengvai suskaidyti, ištirpti, tai yra, deformuotis. Tarp molekulių yra daug tuštumų, kurių matmenys viršija pačių dalelių matmenis. Dėl šios priežasties ledo tankis yra mažesnis nei skysto vandenilio oksido.

Turi puiki vertė upėms, ežerams ir kitiems gėlo vandens telkiniams. Iš tiesų žiemą vanduo juose visiškai neužšąla, o tik labiau pasidengia tankia pluta lengvas ledas, plaukioja į viršų. Jei ši savybė nebūtų būdinga vandenilio oksido kietajai būsenai, rezervuarai užšaltų. Gyvenimas po vandeniu būtų neįmanomas.

Be to, kietoji vandens būsena yra labai svarbi kaip didžiulio gėlo geriamojo vandens kiekio šaltinis. Tai ledynai.

Ypatingą vandens savybę galima pavadinti trigubo taško reiškiniu. Tai būsena, kurioje ledas, garai ir skystis gali egzistuoti vienu metu. Tam reikalingos šios sąlygos:

• aukštas slėgis - 610 Pa;
• temperatūra 0,01 0 C.

Vandens skaidrumas skiriasi priklausomai nuo pašalinių medžiagų. Skystis gali būti visiškai skaidrus, opalinis arba drumstas. Geltonos ir raudonos spalvos bangos sugeriamos, violetiniai spinduliai įsiskverbia giliai.

Cheminės savybės

Vanduo ir jo savybės yra svarbi priemonė suprasti daugelį gyvybės procesų. Todėl jie buvo labai gerai ištirti. Taigi hidrochemija domisi vandeniu ir jo cheminės savybės. Tarp jų yra šie:

1. Standumas. Tai savybė, paaiškinama kalcio ir magnio druskų bei jų jonų buvimu tirpale. Jis skirstomas į nuolatines (įvardintų metalų druskos: chloridai, sulfatai, sulfitai, nitratai), laikinąją (bikarbonatai), kuri pašalinama verdant. Rusijoje prieš naudojimą vanduo suminkštinamas. chemiškai dėl geresnės kokybės.
2. Mineralizacija. Savybė, pagrįsta vandenilio oksido dipolio momentu. Dėl savo buvimo molekulės gali prijungti prie savęs daugybę kitų medžiagų, jonų ir juos išlaikyti. Taip formuojasi asocijuotieji, klatratai ir kitos asociacijos.
3. Redokso savybės. Vanduo, kaip universalus tirpiklis, katalizatorius ir asocijuota medžiaga, gali sąveikauti su daugeliu paprastų ir sudėtingų junginių. Vieniems jis veikia kaip oksidatorius, su kitais – atvirkščiai. Kaip reduktorius reaguoja su halogenais, druskomis, kai kuriais mažiau aktyviais metalais ir su daugeliu organinių medžiagų. Studijuoja naujausias transformacijas organinė chemija. Vanduo ir jo savybės, ypač cheminės, rodo, koks jis universalus ir unikalus. Kaip oksidatorius, jis reaguoja su aktyviais metalais, kai kuriomis dvejetainėmis druskomis, daugeliu organinių junginių, anglimi ir metanu. Iš viso cheminės reakcijos dalyvaujant šiai medžiagai, reikia pasirinkti tam tikras sąlygas. Nuo jų priklausys reakcijos rezultatas.
4. Biocheminės savybės. Vanduo yra neatskiriama visų organizme vykstančių biocheminių procesų dalis, yra tirpiklis, katalizatorius ir terpė.
5. Sąveika su dujomis, kad susidarytų klatratai. Paprastas skystas vanduo gali sugerti net chemiškai neaktyvias dujas ir patalpinti jas į ertmes tarp vidinės struktūros molekulių. Tokie junginiai paprastai vadinami klatratais.
6. Su daugeliu metalų vandenilio oksidas sudaro kristalinius hidratus, kuriuose jis yra nepakitęs. Pavyzdžiui, vario sulfatas (CuSO 4 * 5H 2 O), taip pat įprasti hidratai (NaOH * H 2 O ir kiti).
7. Vandeniui būdingos sudėtinės reakcijos, kurių metu susidaro naujos medžiagų klasės (rūgštys, šarmai, bazės). Jie nėra redoksiniai.
8. Elektrolizė. Veikiant elektros srovei, molekulė skyla į sudedamąsias dujas – vandenilį ir deguonį. Vienas iš būdų juos gauti yra laboratorija ir pramonė.

Lewiso teorijos požiūriu vanduo yra silpna rūgštis ir kartu silpna bazė (amfolitas). Tai yra, galime kalbėti apie tam tikrą cheminių savybių amfoteriškumą.

Vanduo ir jo naudingos savybės gyvoms būtybėms

Sunku pervertinti vandenilio oksido svarbą visoms gyvoms būtybėms. Juk vanduo yra pats gyvybės šaltinis. Žinoma, kad be jo žmogus negalėtų gyventi nė savaitės. Vanduo, jo savybės ir reikšmė yra tiesiog kolosali.

1. Jis yra universalus, tai yra, galintis ištirpinti tiek organinius, tiek neorganiniai junginiai, gyvose sistemose aktyvus tirpiklis. Štai kodėl vanduo yra visų katalizinių biocheminių transformacijų šaltinis ir terpė, kai susidaro sudėtingi gyvybiškai svarbūs kompleksiniai junginiai.
2. Dėl gebėjimo sudaryti vandenilinius ryšius ši medžiaga yra universali, atlaiko temperatūrą, nekeičiant jos agregacijos būsenos. Jei taip nebūtų, tada su menkiausiu laipsnių sumažėjimu gyvų būtybių viduje jis virstų ledu, sukeldamas ląstelių mirtį.
3. Žmonėms vanduo yra visų būtiniausių buities prekių ir poreikių šaltinis: maisto gaminimas, skalbimas, valymas, maudymasis vonioje, maudymasis ir maudymasis ir kt.
4. Pramonės (chemijos, tekstilės, inžinerijos, maisto, naftos perdirbimo ir kitos) įmonės negalėtų atlikti savo darbo be vandenilio oksido.
5. Nuo seniausių laikų buvo tikima, kad vanduo yra sveikatos šaltinis. Jis buvo ir šiandien naudojamas kaip gydomoji medžiaga.
6. Augalai jį naudoja kaip pagrindinį mitybos šaltinį, dėl kurio jie gamina deguonį – dujas, kurios leidžia gyvybei egzistuoti mūsų planetoje.

Galime įvardyti dar dešimtis priežasčių, kodėl vanduo yra labiausiai paplitusi, svarbiausia ir reikalingiausia medžiaga visiems gyviems ir dirbtinai sukurtiems objektams. Mes paminėjome tik akivaizdžiausius, pagrindinius.

Hidrologinis vandens ciklas

Kitaip tariant, tai yra jos ciklas gamtoje. Labai svarbus procesas, leidžiantis nuolat papildyti senkančias vandens atsargas. Kaip tai atsitinka?

Yra trys pagrindiniai dalyviai: požeminis (arba požeminio vandens) vanduo, paviršinis vanduo ir Pasaulio vandenynas. Taip pat svarbi atmosfera, kuri kondensuojasi ir išskiria kritulius. Taip pat aktyvūs proceso dalyviai yra augalai (daugiausia medžiai), galintys sugerti didžiulius kiekius vandens per dieną.

Taigi, procesas vyksta taip. Požeminis vanduo užpildo požeminius kapiliarus ir teka į paviršių bei Pasaulio vandenyną. Tada augalai sugeria paviršinį vandenį ir patenka į jį aplinką. Garavimas taip pat vyksta iš didžiulių vandenynų, jūrų, upių, ežerų ir kitų vandens telkinių plotų. Ką daro vanduo, patekęs į atmosferą? Jis kondensuojasi ir teka atgal kritulių (lietaus, sniego, krušos) pavidalu.

Jei šie procesai nebūtų įvykę, vandens atsargos, ypač gėlo vandens, būtų seniai pasibaigusios. Todėl žmonės didelį dėmesį skiria apsaugai ir normaliam hidrologiniam ciklui.

Sunkiojo vandens samprata

Gamtoje vandenilio oksidas egzistuoja kaip izotopologų mišinys. Taip yra dėl to, kad vandenilis sudaro trijų tipų izotopus: protium 1 H, deuteris 2 H, tritis 3 H. Deguonis, savo ruožtu, taip pat neatsilieka ir sudaro tris stabilias formas: 16 O, 17 O, 18 O. Dėl to yra ne tik paprastas H 2 O sudėties protiumo vanduo (1 H ir 16 O), bet ir deuterio bei tričio.

Tuo pačiu metu stabilios struktūros ir formos deuteris (2 H), kuris yra įtrauktas į beveik visų natūralių vandenų sudėtį, tačiau nedideliais kiekiais. Tai jie vadina sunkiu. Visais atžvilgiais jis šiek tiek skiriasi nuo įprasto ar lengvo.

Sunkusis vanduo ir jo savybės pasižymi keliais punktais.

1. Kristalizuojasi 3,82 0 C temperatūroje.
2. Virimas stebimas 101,42 0 C temperatūroje.
3. Tankis 1,1059 g/cm3.
4. Kaip tirpiklis jis yra kelis kartus blogesnis nei lengvas vanduo.
5. Turi cheminė formulė D2O.

Atliekant eksperimentus, parodančius tokio vandens įtaką gyvosioms sistemoms, buvo nustatyta, kad jame gali gyventi tik kai kurios bakterijų rūšys. Kolonijoms prireikė laiko prisitaikyti ir aklimatizuotis. Tačiau prisitaikę jie visiškai atkūrė visas gyvybines funkcijas (dauginimąsi, mitybą). Be to, plienas yra labai atsparus spinduliuotei. Eksperimentai su varlėmis ir žuvimis teigiamo rezultato nedavė.

Šiuolaikinės deuterio ir jo suformuoto sunkiojo vandens panaudojimo sritys – branduolinės ir branduolinė energija. Tokį vandenį galima gauti laboratorinėmis sąlygomis naudojant įprastą elektrolizę – jis susidaro kaip šalutinis produktas. Pats deuteris susidaro pakartotinai distiliuojant vandenilį specialiuose įrenginiuose. Jo naudojimas pagrįstas gebėjimu sulėtinti neutronų sintezę ir protonų reakcijas. Būtent sunkusis vanduo ir vandenilio izotopai yra branduolinių ir vandenilinių bombų kūrimo pagrindas.

Eksperimentai, kai žmonės deuterio vandenį naudoja mažais kiekiais, parodė, kad jis ilgai neužsibūna – visiškas pasitraukimas pastebimas po dviejų savaičių. Jis negali būti naudojamas kaip drėgmės šaltinis visam gyvenimui, tačiau jo techninė reikšmė yra tiesiog didžiulė.

Lydymosi vanduo ir jo naudojimas

Nuo seniausių laikų žmonės tokio vandens savybes įvardija kaip gydomąsias. Jau seniai pastebėta, kad tirpstant sniegui gyvūnai bando atsigerti vandens iš susidariusių balų. Vėliau buvo kruopščiai ištirta jo struktūra ir biologinis poveikis žmogaus organizmui.

Ištirpęs vanduo, jo charakteristikos ir savybės yra viduryje tarp paprasto lengvo vandens ir ledo. Iš vidaus jį sudaro ne tik molekulės, bet ir sankaupų rinkinys, sudarytas iš kristalų ir dujų. Tai yra, tuštumose tarp kristalo struktūrinių dalių yra vandenilis ir deguonis. Autorius bendra išvaizda Tirpstamo vandens struktūra panaši į ledo struktūrą – išsaugoma jo struktūra. Tokio vandenilio oksido fizinės savybės, lyginant su įprastomis, šiek tiek pakinta. Tačiau biologinis poveikis organizmui yra puikus.

Vandeniui užšalus, pirmoji frakcija virsta ledu, sunkesnė dalis – tai deuterio izotopai, druskos ir priemaišos. Todėl ši šerdis turėtų būti pašalinta. Tačiau likusi dalis yra švari, struktūrizuota ir sveikas vanduo. Koks poveikis organizmui? Donecko tyrimų instituto mokslininkai įvardijo tokius patobulinimų tipus:

1. Atkūrimo procesų pagreitinimas.
2. Imuninės sistemos stiprinimas.
3. Vaikams įkvėpus tokio vandens atsistato ir išgydo peršalimo ligos, praeina kosulys, sloga ir kt.
4. Pagerėja kvėpavimas, gerklų ir gleivinių būklė.
5. Padidėja bendra žmogaus savijauta, aktyvumas.

Šiandien yra nemažai gydymo lydytu vandeniu šalininkų, kurie rašo teigiamus atsiliepimus. Tačiau yra mokslininkų, tarp jų ir gydytojų, kurie tokioms nuomonėms nepritaria. Jie mano, kad iš tokio vandens nebus jokios žalos, bet naudos irgi mažai.

Energija

Kodėl pereinant į skirtingas agregacijos būsenas vandens savybės gali pasikeisti ir atsistatyti? Atsakymas į šį klausimą yra toks: šio ryšio turi savo informacinę atmintį, kuri fiksuoja visus pakeitimus ir veda prie struktūros bei savybių atkūrimo tinkamas laikas. Bioenergijos laukas, per kurį praeina dalis vandens (kas ateina iš kosmoso), neša galingą energijos užtaisą. Šis modelis dažnai naudojamas gydymui. Tačiau medicininiu požiūriu ne kiekvienas vanduo gali turėti teigiamą poveikį, įskaitant informacinį.

Struktūrinis vanduo – kas tai?

Tai vanduo, kurio molekulių struktūra, vieta kiek kitokia kristalinės grotelės(tas pats, kaip matyti lede), bet vis tiek yra skystis (lydas irgi tokio tipo). Šiuo atveju vandens sudėtis ir jo savybės mokslinis taškas regėjimas nesiskiria nuo būdingų įprastam vandenilio oksidui. Todėl struktūrizuotas vanduo negali turėti tokio plataus gydomojo poveikio, kokį jam priskiria ezoterikai ir alternatyviosios medicinos šalininkai.

Vandenilio oksidas (H 2 O), mums visiems daug geriau žinomas pavadinimu „vanduo“, be perdėto, yra pagrindinis organizmų gyvybės skystis Žemėje, nes visos cheminės ir biologinės reakcijos vyksta dalyvaujant vandenyje arba tirpaluose.

Vanduo yra antra pagal svarbą žmogaus organizmo medžiaga po oro. Be vandens žmogus gali gyventi ne ilgiau kaip 7-8 dienas.

Grynas vanduo gamtoje gali egzistuoti trimis agregacijos būsenomis: kietas – ledo pavidalu, skystas – pats vanduo, dujinis – garų pavidalu. Tokia įvairovė agregacijos būsenos Gamtoje nėra jokios kitos medžiagos, kuri galėtų tuo pasigirti.

Vandens fizinės savybės

• adresu Nr. - tai bespalvis, bekvapis ir beskonis skystis;
• vanduo turi didelę šilumos talpą ir mažą elektros laidumą;
• lydymosi temperatūra 0°C;
• virimo temperatūra 100°C;
• didžiausias vandens tankis 4°C temperatūroje yra 1 g/cm 3 ;
• vanduo yra geras tirpiklis.

Vandens molekulės sandara

Vandens molekulę sudaro vienas deguonies atomas, kuris yra sujungtas su dviem vandenilio atomais O-H jungtys sudaro 104,5° kampą, o bendrosios elektronų poros pasislenka link deguonies atomo, kuris yra labiau elektronegatyvus, lyginant su vandenilio atomais, todėl ant deguonies atomo susidaro atitinkamai dalinis neigiamas krūvis, o ant deguonies atomo susidaro teigiamas krūvis. vandenilio atomai. Taigi vandens molekulė gali būti laikoma dipoliu.

Vandens molekulės gali sudaryti vandenilinius ryšius viena su kita, jas traukia priešingai įkrautos dalys (paveiksle vandenilio ryšiai pavaizduoti punktyrinėmis linijomis):

Formavimas vandeniliniai ryšiai paaiškina didelį vandens tankį, jo virimo ir lydymosi temperatūras.

Vandenilinių jungčių skaičius priklauso nuo temperatūros – kuo aukštesnė temperatūra, tuo mažiau jungčių susidaro: vandens garuose yra tik atskiros molekulės; skystoje būsenoje - susidaro asocijuotieji junginiai (H 2 O) n, in kristalinė būsena Kiekviena vandens molekulė yra sujungta su kaimyninėmis molekulėmis keturiomis vandenilio jungtimis.

Cheminės vandens savybės

Vanduo „norai“ reaguoja su kitomis medžiagomis:

• Vanduo reaguoja su šarminiais ir šarminiais žemės metalais esant nulinėms sąlygoms: 2Na+2H 2 O = 2NaOH+H 2
• Vanduo reaguoja su mažiau aktyviais metalais ir nemetalais tik tada, kai aukšta temperatūra: 3Fe+4H2O=FeO → Fe2O3 +4H2C+2H2O → CO 2 +2H2
• su baziniais oksidais Nr. vanduo reaguoja sudarydamas bazes: CaO+H 2 O = Ca(OH) 2
• su rūgštiniais oksidais Nr. vanduo reaguoja sudarydamas rūgštis: CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3
• vanduo yra pagrindinis hidrolizės reakcijų dalyvis (plačiau žr. Druskų hidrolizė);
• vanduo jungdamasis dalyvauja hidratacijos reakcijose organinės medžiagos su dvigubomis ir trigubomis jungtimis.

Medžiagų tirpumas vandenyje

• labai tirpios medžiagos - 100 g vandens standartinėmis sąlygomis ištirpsta daugiau nei 1 g medžiagos;
• blogai tirpios medžiagos - 0,01-1 g medžiagos ištirpsta 100 g vandens;
• praktiškai netirpios medžiagos – 100 g vandens ištirpsta mažiau nei 0,01 g medžiagos.

absoliučiai netirpios medžiagos gamtoje neegzistuoja.

Pagrindai – sudėtingos medžiagos, susidedančios iš metalo katijono Me + (arba į metalą panašaus katijono, pavyzdžiui, amonio jono NH4 +) ir hidroksido anijono OH -.

Pagal jų tirpumą vandenyje bazės skirstomos į tirpus (šarmas) Ir netirpios bazės . Taip pat yra nestabilūs pamatai, kurios savaime suyra.

Gauti pagrindo

1. Bazinių oksidų sąveika su vandeniu. Šiuo atveju tik tie oksidai, kurie atitinka tirpią bazę (šarmą). Tie. tokiu būdu galite gauti tik šarmai:

bazinis oksidas + vanduo = bazė

Pavyzdžiui , natrio oksidas susidaro vandenyje natrio hidroksidas(natrio hidroksidas):

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH

Tuo pačiu apie vario(II) oksidas Su vandens neatsako:

CuO + H 2 O ≠

2. Metalų sąveika su vandeniu. Tuo pačiu metu reaguoti su vandeniunormaliomis sąlygomistik šarminiai metalai(litis, natris, kalis, rubidis, cezis), kalcis, stroncis ir baris.Šiuo atveju vyksta redokso reakcija, vandenilis yra oksidatorius, o metalas yra reduktorius.

metalas + vanduo = šarmas + vandenilis

Pavyzdžiui, kalio reaguoja su vandens labai audringa:

2K 0 + 2H 2 + O → 2K + OH + H 2 0

3. Kai kurių šarminių metalų druskų tirpalų elektrolizė. Paprastai, norint gauti šarmų, atliekama elektrolizė šarminių arba šarminių žemės metalų ir bedeguonių rūgščių druskų tirpalai (išskyrus vandenilio fluorido rūgštį) - chloridai, bromidai, sulfidai ir tt Šis klausimas išsamiau aptariamas straipsnyje .

Pavyzdžiui , natrio chlorido elektrolizė:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2

4. Bazės susidaro sąveikaujant kitiems šarmams su druskomis. Šiuo atveju sąveikauja tik tirpios medžiagos, o ne tirpi druska arba netirpią bazę:

arba

šarmas + druska 1 = druska 2 ↓ + šarmas

Pavyzdžiui: Kalio karbonatas tirpale reaguoja su kalcio hidroksidu:

K 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + 2KOH

Pavyzdžiui: Vario(II) chloridas tirpale reaguoja su natrio hidroksidu. Šiuo atveju jis iškrenta mėlynos spalvos vario(II) hidroksido nuosėdos:

CuCl 2 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

Netirpių bazių cheminės savybės

1. Netirpios bazės reaguoja su stipriomis rūgštimis ir jų oksidais (ir kai kurios vidutinės rūgštys). Šiuo atveju druskos ir vandens.

netirpi bazė + rūgštis = druska + vanduo

netirpi bazė + rūgšties oksidas= druska + vanduo

Pavyzdžiui ,vario(II) hidroksidas reaguoja su stipriu druskos rūgštis:

Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O

Šiuo atveju vario (II) hidroksidas nesąveikauja su rūgšties oksidu silpnas anglies rūgštis - anglies dioksidas:

Cu(OH) 2 + CO 2 ≠

2. Netirpios bazės kaitinamos skyla į oksidą ir vandenį.

Pavyzdžiui, Geležies (III) hidroksidas kaitinant skyla į geležies (III) oksidą ir vandenį:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

3. Netirpios bazės nereaguojasu amfoteriniais oksidais ir hidroksidais.

netirpi bazė + amfoterinis oksidas ≠

netirpi bazė + amfoterinis hidroksidas ≠

4. Kai kurios netirpios bazės gali veikti kaipreduktorius. Reduktoriai yra bazės, kurias sudaro metalai su minimumas arba tarpinė oksidacijos būsena, kurios gali padidinti jų oksidacijos laipsnį (geležies (II) hidroksidas, chromo (II) hidroksidas ir kt.).

Pavyzdžiui, Geležies (II) hidroksidas gali būti oksiduojamas atmosferos deguonimi esant vandeniui iki geležies (III) hidroksido:

4Fe +2 (OH) 2 + O 2 0 + 2H 2 O → 4Fe +3 (O -2 H) 3

Cheminės šarmų savybės

1. Šarmai reaguoja su bet kokiais rūgštys – tiek stiprios, tiek silpnos . Tokiu atveju susidaro vidutinė druska ir vanduo. Šios reakcijos vadinamos neutralizacijos reakcijos. Galimas ir išsilavinimas rūgščios druskos, jei rūgštis yra daugiabazė, esant tam tikram reagentų santykiui arba in rūgšties perteklius. IN šarmų perteklius susidaro vidutinė druska ir vanduo:

šarmas (perteklius) + rūgštis = vidutinė druska + vanduo

šarmas + daugiabazinė rūgštis (perteklius) = rūgšties druska + vanduo

Pavyzdžiui , Natrio hidroksidas, sąveikaudamas su tribaze fosforo rūgštimi, gali sudaryti 3 rūšių druskas: divandenilio fosfatai, fosfatai arba hidrofosfatai.

Šiuo atveju divandenilio fosfatai susidaro esant rūgšties pertekliui arba kai reagentų molinis santykis (medžiagų kiekių santykis) yra 1:1.

NaOH + H 3 PO 4 → NaH 2 PO 4 + H 2 O

Kai šarmų ir rūgšties molinis santykis yra 2:1, susidaro hidrofosfatai:

2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O

Esant šarmo pertekliui arba kai šarmo ir rūgšties molinis santykis yra 3:1, susidaro šarminio metalo fosfatas.

3NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O

2. Šarmai reaguoja suamfoteriniai oksidai ir hidroksidai. Tuo pačiu metu lydalo susidaro paprastos druskos , A tirpale – kompleksinės druskos .

šarmas (lydas) + amfoterinis oksidas = vidutinė druska + vanduo

šarmas (lydas) + amfoterinis hidroksidas = vidutinė druska + vanduo

šarmas (tirpalas) + amfoterinis oksidas = kompleksinė druska

šarmas (tirpalas) + amfoterinis hidroksidas = kompleksinė druska

Pavyzdžiui , kai aliuminio hidroksidas reaguoja su natrio hidroksidu lydyme susidaro natrio aliuminatas. Rūgštesnis hidroksidas sudaro rūgšties likutį:

NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O

A tirpale susidaro kompleksinė druska:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

Atkreipkite dėmesį, kaip sudaryta sudėtinga druskos formulė:pirmiausia pasirenkame centrinį atomą (įkaip taisyklė, tai yra amfoterinis metalo hidroksidas).Tada pridedame prie jo ligandai- mūsų atveju tai yra hidroksido jonai. Ligandų skaičius paprastai yra 2 kartus didesnis nei centrinio atomo oksidacijos būsena. Tačiau aliuminio kompleksas yra išimtis, jo ligandų skaičius dažniausiai yra 4. Gautą fragmentą pateikiame laužtiniuose skliaustuose - tai sudėtingas jonas. Nustatome jo krūvį ir išorėje pridedame reikiamą katijonų arba anijonų skaičių.

3. Šarmai sąveikauja su rūgštiniais oksidais. Tuo pačiu metu galimas išsilavinimas rūgštus arba vidutinė druska, priklausomai nuo šarminio ir rūgšties oksido molinio santykio. Esant šarmų pertekliui, susidaro vidutinė druska, o esant rūgštinio oksido pertekliui - rūgšties druska:

šarmas (perteklius) + rūgšties oksidas = vidutinė druska + vanduo

arba:

šarmas + rūgšties oksidas (perteklius) = rūgšties druska

Pavyzdžiui , kai bendrauja natrio hidroksido perteklius Su anglies dioksidu susidaro natrio karbonatas ir vanduo:

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

O bendraujant anglies dioksido perteklius su natrio hidroksidu susidaro tik natrio bikarbonatas:

2NaOH + CO 2 = NaHCO 3

4. Šarmai sąveikauja su druskomis. Šarmai reaguoja tik su tirpiomis druskomis tirpale, su sąlyga Maiste susidaro dujos arba nuosėdos . Tokios reakcijos vyksta pagal mechanizmą jonų mainai.

šarmas + tirpi druska = druska + atitinkamas hidroksidas

Šarmai sąveikauja su metalų druskų tirpalais, kurie atitinka netirpius arba nestabilius hidroksidus.

Pavyzdžiui, natrio hidroksidas reaguoja su vario sulfatu tirpale:

Cu 2+ SO 4 2- + 2Na + OH - = Cu 2+ (OH) 2 - ↓ + Na 2 + SO 4 2-

Taip pat šarmai reaguoja su amonio druskų tirpalais.

Pavyzdžiui , Kalio hidroksidas reaguoja su amonio nitrato tirpalu:

NH4 + NO 3 - + K + OH - = K + NO 3 - + NH 3 + H 2 O

! Kai druskos sąveikauja amfoteriniai metalai su šarmų pertekliumi susidaro kompleksinė druska!

Pažvelkime į šią problemą išsamiau. Jei druską sudaro metalas, kurį ji atitinka amfoterinis hidroksidas , sąveikauja su nedideliu kiekiu šarmo, tada vyksta įprasta mainų reakcija ir susidaro nuosėdosšio metalo hidroksidas .

Pavyzdžiui , cinko sulfato perteklius tirpale reaguoja su kalio hidroksidu:

ZnSO 4 + 2KOH = Zn(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4

Tačiau šioje reakcijoje susidaro ne bazė, o mfoterinis hidroksidas. Ir, kaip jau minėjome aukščiau, amfoteriniai hidroksidai ištirpsta šarmų pertekliuje, sudarydami sudėtingas druskas . T Taigi, kai cinko sulfatas reaguoja su šarmo tirpalo perteklius susidaro kompleksinė druska, nesusidaro nuosėdos:

ZnSO 4 + 4KOH = K 2 + K 2 SO 4

Taigi gauname 2 metalų druskų, atitinkančių amfoterinius hidroksidus, sąveikos su šarmais schemas:

amfoterinė metalo druska (perteklius) + šarmas = amfoterinis hidroksidas↓ + druska

amf.metalo druska + šarmas (perteklius) = kompleksinė druska + druska

5. Šarmai sąveikauja su rūgštinėmis druskomis.Tokiu atveju susidaro vidutinės arba mažiau rūgštinės druskos.

rūgšti druska + šarmas = vidutinė druska + vanduo

Pavyzdžiui , Kalio hidrosulfitas reaguoja su kalio hidroksidu, sudarydamas kalio sulfitą ir vandenį:

KHSO 3 + KOH = K 2 SO 3 + H 2 O

Rūgščių druskų savybes labai patogu nustatyti mintyse suskaidžius rūgštinę druską į 2 medžiagas – rūgštį ir druską. Pavyzdžiui, natrio bikarbonatą NaHCO 3 suskaidome į uolo rūgštį H 2 CO 3 ir natrio karbonatą Na 2 CO 3. Bikarbonato savybes daugiausia lemia anglies rūgšties ir natrio karbonato savybės.

6. Šarmai sąveikauja su metalais tirpale ir lydosi. Tokiu atveju vyksta oksidacijos-redukcijos reakcija, kuri susidaro tirpale kompleksinė druska Ir vandenilis, lydaloje - vidutinė druska Ir vandenilis.

Atkreipkite dėmesį! Su tirpale esančiais šarmais reaguoja tik tie metalai, kurių oksidas su minimalia teigiama metalo oksidacijos būsena yra amfoterinis!

Pavyzdžiui , geležies nereaguoja su šarmo tirpalu, geležies (II) oksidas yra bazinis. A aliuminio ištirpsta vandeninis tirpalasšarmai, aliuminio oksidas – amfoterinis:

2Al + 2NaOH + 6H2 + O = 2Na + 3H 2 0

7. Šarmai sąveikauja su nemetalais. Tokiu atveju atsiranda redokso reakcijos. kaip taisyklė, nemetalai yra neproporcingi šarmams. Jie nereaguoja su šarmais deguonis, vandenilis, azotas, anglis ir inertinės dujos (helis, neonas, argonas ir kt.):

NaOH +O 2 ≠

NaOH +N 2 ≠

NaOH +C ≠

Siera, chloras, bromas, jodas, fosforas ir kiti nemetalai neproporcingasšarmuose (t. y. jie savaime oksiduojasi ir atsistato).

Pavyzdžiui, chloraskai bendrauja su šaltas šarmas pereina į oksidacijos būsenas -1 ir +1:

2NaOH +Cl 2 0 = NaCl - + NaOCl + + H 2 O

Chloras kai bendrauja su karštas šarmas pereina į oksidacijos būsenas -1 ir +5:

6NaOH +Cl 2 0 = 5NaCl - + NaCl +5 O 3 + 3H 2 O

Silicis oksiduojasi šarmais iki oksidacijos būsenos +4.

Pavyzdžiui, tirpale:

2NaOH + Si 0 + H 2 + O= NaCl - + Na 2 Si +4 O 3 + 2H 2 0

Fluoras oksiduoja šarmus:

2F 2 0 + 4NaO -2 H = O 2 0 + 4NaF - + 2H 2 O

Daugiau apie šias reakcijas galite perskaityti straipsnyje.

8. Kaitinant šarmai nesuyra.

Išimtis yra ličio hidroksidas:

2LiOH = Li 2 O + H 2 O