Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 241
Текст из файла (страница 241)
Плавление льда при атм. давлении сопровождается уменьшением объема на 9%. Температурный коэф. объемного расширения льда и жядкой воды отрицателен при т-рах соотв. ниже — 210'С и 3,98'С. Теплоемкость Сро при плавлении возрастает почти 764 Ни!тонный состав. Существует 9 устойчивых изотопных разновидностей В. Содержание их в пресной воде в среднем следующее (мол.
%): 'Нз'6О-9973; 'Нэ"О-02; 1Йэ"О-004; 'НЗН'6О-003; остальные пять изотопных разновидностей присутствуют в В. в ничтожных кол-вах. Кроме стабильных изотопных разновидностей, в В. содержится небольшое кол-во радиоактивного Нз (или ТЗОЗ Изотопный состав прир. В. разного происхождения песк. варьирует. Особенно непостоянно отношение 1НггзН: в пресных В.— в среднем 6900, в морской В.-5500, во льдах — 5500-9000. По физ. свойствам )32О заметно отличается от обычной В. (см.
Тяжелая вода). Вч содержащая 'еО, по св-вам ближе к В. с '4О. ВОДА 395 таба Т.-СВОйСПи ВпдЫ И ВОдяНОГО Пьрв, НЛХОдящНХСя В ряВНОВКСЫН данам«в. ммссть маца с Плотн, суем' тсвлолроволноьть, т.ра то Метя К! ' 1» т '" дввлснне нара, ЬН'„ Пв ада!моль :а навить ватт мар 6,!ОВ тез 1,2271 тсз 2,3368.!Оз 4,2417 тез 7,3749 1Оз 1,9919.10 4,7359 10 1УН325 1Оз 1,9854 1Оз 4,7597 1Оз 1,5551 10 Зэтуб 1О 8,59!7 1Оь 16531 10 4.85 10 е 9,40 10 4 т,зтж 10 3,037 !О з 5,116 Ю ' 1,302 Ю ь З,Я34 Ю 5,977 10 ь И21 10 ' 2,547 10 7,862 10 1,998 !О" з 4621 ° 10 0,1136 75,65 7422 72,74 71,20 69,00 66,24 6268 58,92 54,97 48,75 37,68 14„37 3,68 45,058 44,632 44,207 43,782 48355 42,488 41,597 40:,665 39,813 38,087 34 933 30,874 25,276 15,119 1792 1308 1003 797,7 653,1 4664 354,Я 287„1 2321 181,9 !33,6 105,8 85,81 65,68 75,973 75,541 75,342 75288 75,288 75,396 75,613 75,955 76,477 77,МВ 80,117 87,719 103,952 181,601 9,22 9,46 9,73 10,01 ! 0,31 !ОЯ4 11,60 1ХЗВ 1Х97 14,02 15,78 17,59 19,74 23,72 0 Ю 20 30 40 60 80 100 120 150 200 250 300 350 О,ЯЯДЗ ОЛ9973 0,99823 0,99567 ОЛ9224 0,98324 0,97183 0,95838 атом 0,9173 0,8649 0,7992 017122 0',5745 33,5В1 33,653 33,76! 33,924 34,1Ы 34,662 357ЫЗ 36,644 38,265 41,797 51,940 70,5М 110418 287,355 561,0 580,0 598,5 61 5,5 ВЗЦО 654,4 669,8 678,8 683,0 681,7 663,3 625,5 547,5 445,0 17,1 17,6 18,2 18,9 19,6 21,2 23,0 25,1 27,5 31,6 401 51,3 69,6 134,2 Т,О 0,5 0 -у08 766 тв вдвое и в интервале 0-100'С почти не за- 2,0 висит от т-ры (имеется минимум при 35'С).
Минимум изотермич. сжнмаемости (44,9 10 " Па '), наблюдаемый прн 40'С, выражен довольно четко.!!ри низких дав«з пениях и т-рах до Же!псом 30'С вязкость В. с ростом давления падает. Высокие диэлектрич. проницаемость и дитемпература, 'С польный момент В. Рнс. 1. Фазовав анаграмма «ол». определяют ее хоро- шую раствориощую способность по отношению к полярным и ионогенным в-вам. Благодаря высоким значенивм Сро, 13Нйл и бНй вода-важный регулятор климатич.
усвовйй на земле, стабилизирующий т-ру на ее пов-сти. Кроме того, близость угла Н вЂ” Π— Н к тетраэдрическому (109' 28') обусловливает рыхлость структур льда и жидкой воды и, как следствие, аномальную зависимость плотности от т-ры. Поэтому не промерзают до дна крупные водоемы, что делает возможным существование в ннх жизни, Взавмодействяе между молекулами воды, Структура коидеисароваиных фаз. Молекулы В., обладая значит.
дипольным моментом, силъно взаимоц друг с другом и полярными молекуламн др. в-в. При этом атомы водорода могут образовмвать водородные связи с атомами О, РТ, Г, С1, Б и др. В водяном паре при невысоких т-рах и умеренных давлениях присутствует небольшое кол-во (ок. !оХ прн т-ре кипения и атм давлении) димеров В. (для них бН,',Зр 15 кДжумоль3 расстояние между атомами кислорода 0,3 нм. В кондеисиров. фазах каждая молекула В. образует четыре водородные связи: две-как донор протонов н две-как акцептор протонов.
Средняя длина этих связей в кристаллич, модификациях льда и кристаллогидратах ок. 0,28 нм. Угол Π— Н ... О стремится к 180'. Четмре водородные связи молекулы В. направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра (рис. 2).
Структура модификашей лъда представляет собой трехмерную сетку. В плотных модификациях Ч(-ЧП1, устойчивых при высоких давлениях, можно даже выделить две такие сетки, «вставленные» одна в другую. В модификациях, существующих при низких давлениях (льды 1)3 н 1с), связи Н вЂ” Π— Н почти прямолинейны и направлены к вершинам практически правильного тетраздра. В модификациях П-Ч1 связи искривлены и углы ме7кду ними отличаются от тетраэдрического, что обусловливает увеличение плотности по сравнению с плотностью обычного льда 765 Но плотность модификаций П вЂ” Ч! значительно ниже той, к-рой мог бы обладать лед при плотной упаковке молекул.
Только в модификациях ЧП и ЧП1 достигается достаточно высокая плотность упаковки: в их структуре две правнлъные сетки, построенные нз тетраэдров (аналогичные существующим в кубич. низкотемпературном льде 1с, изоструктурном алмазу), вставлены одна в другую; при этом сохраняется система прямолинейных водородных связей, а координац.
число по кислороду удваивается и достигает 8. Расположение атомов кислорода во льдах ЧП и ЧП! подобно расположению атомов в а-железе и многих др,металлах. В обычном (1п) и кубическом (1с) льдах, а также во льдах 1П, Ч вЂ” ЧП ориентация молекул не определена: оба ближайших к атому О протона образуют с ннм ковалентные связи, к-рые м.б. направлены к любым двум из четырех соседних атомов кислорода в вершинах тетраэдра. Диэлектрич, проницаемость этих модификаций высока (выше, чем у жидкой В.). Модификации П, ЧП! и 1Х орнентационно упорядочены; нх днзлектрич.
проницаемость низка (ок. 3). Лед Ч1П прелставляет собой упорядоченный по размещению протонов вариант льда ЧП, а лед )Х-льда П1. Плотности ориентационно упорядоченных модификаций (ЧП1, 1Х) близки к плотностям соответствующих неупорядоченных (ЧП, 1Щ Трехмерная сетка водородных связей, построенная нз тетраэдров, существует н в жидкой В. во всем интервале от т-ры плавления до критической.
Увеличение плотности прн плавлении, как и в случае плотных модификаций лъда, объясняется искривлением водородных связей н отклонением углов между ними от тетраэдрических. Искривление связей увеличивается с ростом т-ры н давления, что приводит к возрастанию плотности, С др. стороны, при иагр. средняя длина водородных связей становится больше, в результате чего плотность уменьшается. Совместное действие двух факторов объясняет наличие максимума плотности В. при 3,98'С. Химвческве свойства. Лишь незначит.
доля молекул (при 25'С-примерно Т на 5 109) подвергается электролитич. диссоцнации по схеме: Н О вв Н' + ОН . Протон Н+ в водной среде, взаимодействуя с молекулами В., образует НВО', объедиияюшийся с 1 молекулой Н,О в Н О'. Расстояние О... О в таких комплексах заметйо короче длины нормальной водородной связи между нейтральными молекулами.
Но поскольку протон, по-вндимому, находится не точно посредине этой укороченной связи, а ближе к одному 396 ВОДА из атомов О, можно считать, что в В. существует гидратированный ион оксония НвО+. Это явление играет большую роль в хим. процессах, происходящих в разл. системах, в т.ч. биологических. В частности, диссоциация Ь.
— причина гидролиза солей слабых к-т и (или) оснований. Концентрация ионов Н+ и связанная с ней концентрация ионов ОН -важные характеристики водных р-ров (см. Водородный показатель). Степень электролитич. диссодиации В. заметно возрастает при повышении т-ры. Образование В. из элементов по р.ции Н, + + '/8 О, кл Н2О (6Ноб — 242 кДж/моль для пара и — 286 кДж/моль для жидкой В.) при низких т-рах в отсутствие катализаторов происходит крайне медленно, ио скорость р ции резко возрастает при повышении т-ры, и при 550'С она пронсходит со взрывом, При снижении давления и возрастании т-ры равновесие сдвигается влево.
Степень термич. лиссоциацни В. (%) при 100 кПа: 0,034 (1015'С), 0,74 (171! С), 8,6 (22!5 С) и 11,1 (2483'С). Под действием УФ- излучения происходит фотодиссоциация В. на ионы Н т и ОН . Ионизирующее излучение вызывает радиолиз В. с образованием Нг, НгО2 и сноб. радикалов Н', ОН', НОг; радиац. выход-примерно 4 распавшиеся молекулы на каждые 1,6 10 '" Дж поглощенной энергия излучения.
В.-реакционноспособное соединение. Она окисляется атомарным кислородом: Н2О + О -ь Н2Ог. При взаимод. В. с Рг образуются НР, а также О, Оз, Ол, НгО2, Р2О и др. соединения. С остальными галогенамн при йизких т-рах В, реагирует с образованием смеси к-т ННа! и ННа!О. При обычных условиях с В. взаимод до половины растворенного в ней С12 и значительно меньшие колва Вгг и 12. При повыш. т-рах хлор и бром разлагают Рь с образованием ННа! и О,. При пропускании паров В. через раскаленный уголь оиа разлагается и образуется т.
наз. водяной газ: Н8О + С кя СО + Н, При повыш. т-ре в присут. катализатора В. реагирует с СО, СН и др. углеводородами, напр.: Н О + СО св СО2 + Нг (кат, Ре); Н,О + СН, кп СО + ЗН2 (кат. Ы! или Со). Эти р.пии ис" пользуют для иром. получения Нг. Перспективны для его произ-ва также термохим. способы разложения В. (см. Водород, Водородная энергетика). Фосфор при нагр.
с В. под давлением в присут. катализатора окисляется в метафосфорную к-ту: 6Н80 + ЗР -е 2НРОл + 5Н2. Вода взаимол. со ми. металлами с образованием Н, и соответствующего гидроксцда. Со щелочными и щел.-зем. металлами (кроме Мй) эта р-ция протекает уже при комнатной т-ре. Менее активные металлы разлагают В. при повыш. т-ре, напр. Мй и Еп-выше 100'С, Ре-выше 600'С (2Ре + ЗН,О— -ь РегОл + ЗН2). При взаимод.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
