أكسيد الهيدروجين (H 2 O)، المعروف لنا جميعًا باسم "الماء"، دون مبالغة، هو السائل الرئيسي في حياة الكائنات الحية على الأرض، حيث أن جميع التفاعلات الكيميائية والبيولوجية تتم إما بمشاركة الماء أو في المحاليل.

الماء هو ثاني أهم مادة لجسم الإنسان بعد الهواء. يمكن لأي شخص أن يعيش بدون ماء لمدة لا تزيد عن 7-8 أيام.

يمكن أن توجد المياه النقية في الطبيعة في ثلاث حالات من التجميع: صلبة - على شكل جليد، سائلة - الماء نفسه، في حالة غازية - على شكل بخار. لا توجد مادة أخرى يمكن أن تتباهى بمثل هذا التنوع في حالات التجميع في الطبيعة.

الخصائص الفيزيائية للمياه

• في لا. - وهو سائل عديم اللون والرائحة والمذاق.
• يتمتع الماء بقدرة حرارية عالية وموصلية كهربائية منخفضة؛
• نقطة الانصهار 0 درجة مئوية؛
• نقطة الغليان 100 درجة مئوية؛
• الحد الأقصى لكثافة الماء عند 4 درجات مئوية هو 1 جم/سم 3؛
• الماء مذيب جيد.

هيكل جزيء الماء

يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين واحدة، ترتبط بذرتي هيدروجين، وتشكل روابط OH زاوية 104.5 درجة، بينما تنزاح أزواج الإلكترونات المشتركة نحو ذرة الأكسجين، وهي أكثر سالبية كهربية مقارنة بذرات الهيدروجين، وبالتالي، على ذرة الأكسجين تتشكل شحنة سالبة جزئية، وتتكون شحنة موجبة على ذرات الهيدروجين. وبالتالي، يمكن اعتبار جزيء الماء ثنائي القطب.

يمكن لجزيئات الماء أن تشكل روابط هيدروجينية مع بعضها البعض، حيث تنجذب إلى الأجزاء المشحونة بشكل معاكس (تظهر الروابط الهيدروجينية بخطوط منقطة في الشكل):

يفسر تكوين الروابط الهيدروجينية ارتفاع كثافة الماء ونقاط غليانه وانصهاره.

يعتمد عدد روابط الهيدروجين على درجة الحرارة - كلما ارتفعت درجة الحرارة، يتم تشكيل روابط أقل: في بخار الماء لا يوجد سوى جزيئات فردية؛ في الحالة السائلة، يتم تشكيل الزميلة (H 2 O) ن؛ في الحالة البلورية، يرتبط كل جزيء ماء بالجزيئات المجاورة بواسطة أربع روابط هيدروجينية.

الخصائص الكيميائية للمياه

يتفاعل الماء "طوعًا" مع مواد أخرى:

• يتفاعل الماء مع الفلزات القلوية والقلوية الأرضية عند ظروف الصفر: 2Na+2H 2 O = 2NaOH+H 2
• يتفاعل الماء مع المعادن الأقل نشاطًا واللافلزات فقط عند درجات حرارة عالية: 3Fe+4H 2 O=FeO → Fe 2 O 3 +4H 2 C+2H 2 O → CO 2 +2H 2
• مع أكاسيد أساسية في لا. يتفاعل الماء لتكوين قواعد: CaO+H 2 O = Ca(OH) 2
• مع أكاسيد حمضية في لا. يتفاعل الماء لتكوين الأحماض: CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3
• الماء هو المشارك الرئيسي في تفاعلات التحلل المائي (لمزيد من التفاصيل، راجع التحلل المائي للأملاح)؛
• يشارك الماء في تفاعلات الترطيب من خلال ربط المواد العضوية بروابط ثنائية وثلاثية.

ذوبان المواد في الماء

• مواد شديدة الذوبان - يذوب أكثر من 1 جرام من المادة في 100 جرام من الماء في الظروف القياسية؛
• مواد ضعيفة الذوبان - 0.01-1 جم من المادة تذوب في 100 جم من الماء؛
• مواد غير قابلة للذوبان عمليا - أقل من 0.01 جرام من المادة تذوب في 100 جرام من الماء.

لا توجد مواد غير قابلة للذوبان تماما في الطبيعة.

الماء (أكسيد الهيدروجين) هو أبسط مركب مستقر من الهيدروجين والأكسجين. الوزن الجزيئي للماء هو 18.0160. يشكل الهيدروجين 11.19% من حيث الكتلة، والأكسجين 88.81%. في الطبيعة، هناك ثلاثة نظائر للهيدروجين - الهيدروجين الخفيف H1، الديوتيريوم D (H2) والتريتيوم (H3) وثلاثة نظائر للأكسجين - O16، O17، O18. تم الحصول بشكل مصطنع على نظيرين آخرين للهيدروجين وستة نظائر للأكسجين. من الناحية النظرية، يمكن لخمسة نظائر للهيدروجين وتسعة نظائر للأكسجين أن تشكل 135 نوعًا من جزيئات الماء، تسعة منها مستقرة، بما في ذلك النظائر المستقرة. وفي المياه الطبيعية تبلغ حصة H 1/2 O 16 99.75% وزناً، ونسبة H 1/2 O 18 0.2%، ونسبة H 1/2 O 17 0.04%، ونسبة H 1/2 O 17 0.04%. ح1ح2س16 – حوالي 0.093%. الأصناف الخمسة المتبقية موجودة بكميات ضئيلة.

جزيء الماء له هيكل زاوي. تشكل نوى الذرات مثلثًا متساوي الساقين، يوجد في قاعدته بروتونان، وفي قمته - نواة ذرة الأكسجين. المسافة بين النوى OH قريبة من 0.1 نانومتر، والمسافة بين نواة ذرات الهيدروجين حوالي 0.15 نانومتر. الصيغة الهيكلية للمياه هي:

تشكل الإلكترونات الثمانية الموجودة في طبقة الإلكترون الخارجية لذرة الأكسجين أربعة أزواج من الإلكترونات، اثنان منها يشكلان روابط تساهمية OH والآخران عبارة عن أزواج إلكترون وحيدة. بسبب إزاحة الإلكترونات التي تشكل روابط OH نحو ذرة الأكسجين، تكتسب ذرات الهيدروجين شحنات موجبة فعالة. يتم أيضًا تعويض أزواج الإلكترونات الوحيدة بالنسبة إلى نواة ذرة الأكسجين وإنشاء قطبين سالبين.

أظهرت قياسات الوزن الجزيئي للماء السائل (18.016) أنه أعلى من الوزن الجزيئي للماء في الحالة البخارية؛ يشير هذا إلى ارتباط الجزيئات - اندماجها في مجاميع معقدة. يتم تأكيد هذه الظاهرة من خلال درجات حرارة ذوبان وغليان الماء المرتفعة بشكل غير طبيعي. يرجع ارتباط جزيئات الماء إلى تكوين روابط هيدروجينية. في الحالة الصلبة، تشكل ذرة الأكسجين الموجودة في كل جزيء ماء رابطتين هيدروجينيتين مع الجزيئات المجاورة.

الماء الطبيعي النقي هو سائل بدون رائحة أو طعم أو لون. بالمقارنة مع المركبات الكيميائية الأخرى، يُظهر الماء انحرافات غير عادية في عدد من الخصائص الفيزيائية - الكثافة، والحرارة النوعية، واللزوجة، وما إلى ذلك.

عند تسخين الماء، تنكسر الروابط الهيدروجينية وتقل درجة ارتباط جزيئات الماء. من الأهمية بمكان حقيقة أن الماء لديه قدرة حرارية عالية بشكل غير طبيعي - 4.18 J/(g*K). إن السعة الحرارية العالية للمياه هي نتيجة لاستهلاك جزء من الحرارة لكسر الروابط الهيدروجينية. في الظروف الطبيعية، يبرد الماء ببطء ويسخن ببطء، ويعمل كمنظم لدرجة الحرارة على الأرض.

تعتمد درجة غليان الماء بشكل مباشر على الضغط، فكلما زادت، زادت نقطة الغليان.

تتغير لزوجة الماء (قدرة السائل على مقاومة أشكال الحركة المختلفة) بشكل طبيعي اعتمادًا على درجة الحرارة: فهي تتناقص مع زيادتها. كلما زاد تركيز الأملاح الذائبة في الماء، زادت لزوجة الماء. في الوقت نفسه، يكون تأثير الضغط على لزوجة الماء محددًا تمامًا: مع انخفاض درجة الحرارة عند الضغط المعتدل، تنخفض اللزوجة.

يتناقص التوتر السطحي للماء مع زيادة درجة الحرارة. ويضمن هذا التوتر السطحي أن يرتفع مستوى الماء في أنبوب شعري قطره 0.1 مم بمقدار 15 سم عند درجة حرارة t = 18 درجة مئوية. وعند إضافة الأملاح، يزداد التوتر السطحي للماء، ولكن بشكل طفيف فقط.

نظرًا للبنية غير المتماثلة، فإن جزيء الماء له طابع ثنائي القطب واضح، أي. في الجزيء، لا تتطابق مراكز ثقل الشحنات الموجبة والسالبة. تساهم الطبيعة ثنائية القطب لجزيئات الماء في تكوين ما يسمى بمنتجات الإضافة: تتم إضافة جزيئات المواد ذات البنية الأيونية أو غير الأيونية، ولكن ذات طابع ثنائي القطب واضح، إلى جزيئات الماء.

ثابت العزل الكهربائي النسبي للماء هو 80 - وهذه قيمة عالية جدًا، وهو ما يفسر قوة التأين العالية للماء.

يتم تقييم الخصائص البصرية للمياه من خلال شفافيتها، والتي تعتمد بدورها على الطول الموجي للشعاع الذي يمر عبر الماء.

الماء مادة مستقرة حرارياً. يمكنه تحمل التسخين حتى درجة حرارة 1000 درجة مئوية وفقط عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية يتحلل جزئيًا إلى هيدروجين وأكسجين. يحدث التحلل الحراري (التفكك) للماء مع امتصاص الحرارة، وبحسب مبدأ لو شاتيليه، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت درجة التفكك.

الماء مادة شديدة التفاعل. يتفاعل مع أكاسيد العديد من المعادن (Na 2 O، CaO، إلخ) واللافلزات (Cl 2 O، CO 2، إلخ)، مكونًا هيدرات بلورية مع بعض الأملاح، ويتفاعل مع المعادن النشطة (Na، K، إلخ.).

يعتبر الماء محفزًا للعديد من التفاعلات الكيميائية، وفي بعض الأحيان يكون وجود آثار منه على الأقل ضروريًا لحدوث التفاعل.

الماء ذو ​​طابع ثنائي القطب، فهو مذيب. المحلول هو نظام متجانس صلب أو سائل يتكون من مكونين أو أكثر. وأكثرها شيوعًا هي المحاليل السائلة، عندما يكون أحد مكونات النظام سائلًا، ومن بين جميع المحاليل السائلة، تكون المحاليل المائية ذات أهمية قصوى. طاقة تكوين جزيئات الماء عالية فهي 242 كيلوجول/مول. وهذا ما يفسر ثبات الماء في الظروف الطبيعية. الاستقرار المقترن بالخصائص الكهربائية والبنية الجزيئية يجعل الماء مذيبًا عالميًا تقريبًا للعديد من المواد.

يوصل الماء النقي كيميائيًا الكهرباء بشكل سيئ للغاية، لكنه لا يزال يتمتع ببعض التوصيل الكهربائي، حيث إنه قادر على التفكك إلى حد صغير جدًا إلى أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيل: H 2 O  H + + OH -

حيث أن معدل التفاعل الكيميائي يتناسب طرديا مع الكتل الفعالة، أي. تركيز المواد المتفاعلة فنكتب :

الخامس 1 = ك 1 و الخامس 2 = ك 2 *

بالنسبة للماء والمحاليل المخففة عند درجة حرارة ثابتة، يكون حاصل ضرب تركيزات أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيل قيمة ثابتة. تسمى المحاليل التي يكون فيها تركيز أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسي متماثلة المحاليل المحايدة. إذا كان المحلول يحتوي على > وبالتالي > mol/l، فإن هذا المحلول يسمى حمضيًا، وif< моль/л, то раствор называется щелочным. Большинство химических элементов образует более растворимые соединения в кислых средах и менее растворимые в нейтральных. Некоторые элементы образуют легкорастворимые соединения в щелочных растворах. Так, двухвалентное железо может находиться в растворе в менее кислых водах, чем трехвалентное. Гидроксиды магния выпадают из раствора только в сильнощелочных водах. Важной характеристикой миграционной способности элементов является «рН начала выпадения гидроксида». То есть та величина рН раствора, при которой из раствора начинается выпадение гидроксида данного элемента. Эта величина зависит как от свойств самого элемента, так и от условий внешней среды. Например, для большинства элементов с повышением температуры рН осаждения гидроксида повышается. Поэтому в ландшафтах жаркого климата миграционная способность элементов в водной среде может быть более высокой, чем в условиях низких температур.

ومن الخصائص الشاذة للمياه التي تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على الحياة على كوكبنا، تجدر الإشارة إلى:

شكل شاذ من الاعتماد على درجة حرارة كثافة الماء.يتم ملاحظة الحد الأقصى لكثافة الماء عند درجة حرارة حوالي 4 درجات مئوية. ونتيجة لهذا، مع بداية الصقيع، تبرد الطبقة السطحية من الماء إلى 4 درجات مئوية، وكطبقة أثقل، تغرق في قاع الخزان ، مما يؤدي إلى إزاحة الطبقات الأكثر دفئًا والأخف وزنًا إلى السطح. في المستقبل، عندما يبرد الخزان بأكمله إلى 4 درجات مئوية، ستبرد الطبقة السطحية فقط، والتي ستبقى أخف وزنا على سطح الخزان. يعد الجليد والثلج الذي يغطيه حماية جيدة للخزان من التجمد، حيث أن لديهم موصلية حرارية منخفضة (الموصلية الحرارية للثلج بكثافة 0.1 جم / سم 3 تتوافق مع الموصلية الحرارية للصوف، وبكثافة 0.2 جم/سم3 يتوافق مع التوصيل الحراري للورق). كل هذا يساهم عمومًا في الحفاظ على الحياة في الخزانات في الشتاء.

السعة الحرارية للماء. السعة الحرارية للماء أعلى من جميع المواد الصلبة والسائلة، باستثناء الأمونيا السائلة والهيدروجين. بفضل قدرتها الحرارية الهائلة، تعمل المحيطات على تخفيف تقلبات درجات الحرارة، ويبلغ الفرق في درجة الحرارة من خط الاستواء إلى القطب 30 درجة مئوية فقط.

حرارة الانصهار. حرارة انصهار الماء، 6.012 كيلوجول/مول، هي الأعلى بين المواد الصلبة والسوائل، باستثناء الأمونيا والهيدروجين. بسبب ارتفاع حرارة الانصهار، يتم تسهيل التحولات الموسمية على الأرض: يمكن اعتبار الربيع والخريف بمثابة مرحلة انتقالية للمياه. يتطلب الماء والثلج والجليد، الذي يتم تسخينه أو تبريده بسهولة نسبيًا إلى درجة 0 درجة مئوية، نفقات طاقة كبيرة للانتقال إلى حالة طور أخرى. ولذلك، فإن هذه التحولات عادة ما تمتد مع مرور الوقت. وتجدر الإشارة، على سبيل المثال، إلى أنه عندما يتجمد 1 م 3 من الماء، يتم إطلاق نفس كمية الحرارة التي يتم إطلاقها عند حرق حوالي 10 كجم من الفحم.

حرارة التبخير. إن القيمة الأكبر لحرارة التبخر تؤدي إلى حقيقة أن معظم الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض تنفق على تبخر الماء، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة سطحه. وعندما يتكاثف بخار الماء في الغلاف الجوي، تنطلق هذه الطاقة التي يمكن أن تتحول إلى طاقة حركية للهواء، مسببة رياح الإعصار.

التوتر السطحي. يؤدي التوتر السطحي الأقصى للماء، باستثناء الزئبق، إلى ظهور تموجات وأمواج على سطح الماء حتى مع الرياح الضعيفة. ونتيجة لذلك، تزداد مساحة سطح الماء بشكل حاد وتتكثف عمليات نقل الحرارة بين الغلاف الجوي والغلاف المائي. يرتبط التوتر السطحي العالي للمياه أيضًا بالقوى الشعرية، والتي يمكن أن يرتفع بها الماء إلى ارتفاع 10-12 مترًا من مستوى المياه الجوفية.

ثابت العزل الكهربائي. ثابت العزل الكهربائي له قيمة عالية بشكل غير طبيعي. يحدد هذا أكبر قدرة على إذابة الماء بالنسبة للمواد ذات التركيب القطبي والأيوني. ولذلك، لا يوجد ماء نقي كيميائيا في الطبيعة. نحن نتعامل دائما مع حلولها.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمياه

الماء (أكسيد الهيدروجين) مركب غير عضوي ثنائي، صيغته الكيميائية H2O. يتكون جزيء الماء من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة، ترتبط ببعضها البعض بواسطة رابطة تساهمية (الشكل 1).

في الظروف العادية يكون سائلاً شفافاً، عديم اللون (بأحجام صغيرة) ورائحة وطعم، كثافته 1 جم/سم3. ويسمى في الحالة الصلبة جليداً أو ثلجاً أو صقيعاً، وفي الحالة الغازية يسمى بخار الماء. (الشكل 2) يمكن أن يوجد الماء أيضًا على شكل بلورات سائلة (على الأسطح المحبة للماء).

يشكل كل جزيء ماء ما يصل إلى أربع روابط هيدروجينية - اثنتان منها تتكون من ذرة أكسجين واثنتان بواسطة ذرة هيدروجين. يحدد عدد الروابط الهيدروجينية وبنيتها المتفرعة درجة غليان الماء العالية وحرارة تبخره النوعية. إذا لم تكن هناك روابط هيدروجينية، فإن الماء، بناءً على مكان الأكسجين في الجدول الدوري ونقاط غليان هيدريدات العناصر المشابهة للأكسجين (الكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم)، سيغلي عند -80 درجة مئوية ويتجمد عند -100. درجة مئوية.

عند درجة حرارة التحول إلى الحالة الصلبة، يتم ترتيب جزيئات الماء، وخلال هذه العملية تزداد أحجام الفراغات بين الجزيئات، وتنخفض الكثافة الكلية للمياه، وهو ما يفسر سبب انخفاض كثافة (حجم أكبر) للمياه في مرحلة الجليد. أثناء التبخر، على العكس من ذلك، يتم كسر جميع الروابط. يتطلب كسر الروابط الكثير من الطاقة، ولهذا السبب يتمتع الماء بأعلى حرارة نوعية من أي سائل أو مادة صلبة. لتسخين لتر واحد من الماء بدرجة واحدة، يلزم 4.1868 كيلوجول من الطاقة. وبسبب هذه الخاصية، غالبا ما يستخدم الماء كمبرد. بالإضافة إلى سعته الحرارية النوعية العالية، يتمتع الماء أيضًا بدرجات حرارة نوعية عالية للانصهار (عند 0 درجة مئوية - 333.55 كيلوجول/كجم) والتبخر (2250 كيلوجول/كجم).

الخواص الكيميائية. الماء هو المذيب الأكثر شيوعًا على كوكب الأرض، ويحدد إلى حد كبير طبيعة كيمياء الأرض كعلم. معظم الكيمياء، في بدايتها كعلم، بدأت على وجه التحديد ككيمياء المحاليل المائية للمواد. من بين الخصائص الكيميائية للمياه، فإن قدرة جزيئاتها على التفكك (التفكك) إلى أيونات وقدرة الماء على إذابة المواد ذات الطبيعة الكيميائية المختلفة لها أهمية خاصة.

تفكك (تحلل) جزيئات الماء إلى أيونات:

H2O > H++OH، أو 2H2O > H3O (أيون الهيدروكسي) +OH

تفاعل الماء منخفض نسبيا. صحيح أن بعض المعادن النشطة قادرة على إزاحة الهيدروجين منه:

2Na+2H2O > 2NaOH+H2^،

وفي جو من الفلور الحر، يمكن أن يحرق الماء:

2F2+2H2O > 4HF+O2.

يتفاعل الماء في درجة حرارة الغرفة:

1) مع المعادن النشطة (الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والباريوم وغيرها)

2H2O + 2Na > 2NaOH + H2

2) مع مركبات الفلور والهاليدات

2H2O + 2F2 > 4HF + O2

3) مع الأملاح التي تتكون من حمض ضعيف وقاعدة ضعيفة، مما يسبب التحلل المائي الكامل:

Al2S3 +6H2O > 2Al(OH)3 + 3H2S

4) مع أنهيدريدات وهاليدات الحمض من الأحماض الكربوكسيلية وغير العضوية

5) مع المركبات المعدنية العضوية النشطة (ثنائي إيثيل الزنك، كواشف جرينارد، ميثيل الصوديوم، وما إلى ذلك)

6) مع الكربيدات والنيتريدات والفوسفيدات ومبيدات السيليكات وهيدريدات المعادن النشطة (الكالسيوم والصوديوم والليثيوم وغيرها)

7) ذات أملاح كثيرة مكونة الهيدرات

8) مع البوران والسيلان

9) مع الكيتينات وثاني أكسيد الكربون

يتفاعل الماء عند تسخينه:

1) مع الحديد والمغنيسيوم:

2) مع الفحم والميثان:

3) مع بعض هاليدات الألكيل

يتفاعل الماء في وجود محفز:

4) مع الأميدات واسترات الأحماض الكربوكسيلية

5) مع الأسيتيلين والألكينات الأخرى

6) مع الألكينات

7) مع النتريل

البولياسيتيلين، خصائصه ومميزاته

كثافة البولي أسيتيلين = 0.04-1.1 جم/سم3، درجة التبلور 0-95%. ومن المعروف أن أشكال رابطة الدول المستقلة والمتحولة من البولي أسيتيلين؛ شكل رابطة الدول المستقلة عند تسخينه. ما يصل إلى 100-1500 درجة مئوية يذهب إلى شكل تحويلي. البولي أسيتيلين غير قابل للذوبان في أي من المذيبات العضوية المعروفة...

الشبكة البلورية للكادميوم سداسية، أ = 2.97311، ج = 5.60694 (عند 25 درجة مئوية)؛ نصف القطر الذري 1.56، ونصف القطر الأيوني Cd2+ 1.03. الكثافة 8.65 جم/سم3 (20 درجة مئوية)، نقطة الانصهار 320.9؟ C، tkip 767 درجة مئوية، معامل التمدد الحراري 29.8X10-6 (عند 25 درجة مئوية)؛ الموصلية الحرارية (عند 0 درجة مئوية) 97...

الحصول على فوسفات الزنك

الزئبق هو المعدن الوحيد الذي يكون سائلاً في درجة حرارة الغرفة. يتبلور الزئبق الصلب إلى أنظمة معينية، a = 3.463، c = 6.706؛ كثافة الزئبق الصلب 14.193 جم/سم3 (-38.9 درجة مئوية)، الزئبق السائل 13.52 جم/سم3 (20 درجة مئوية)، نصف القطر الذري 1.57، نصف القطر الأيوني Hg2+ 1.10؛ تي بي إل - 38...

الفضة: الخصائص والتطبيقات

الفضة معدن أبيض جميل، يتمتع بأعلى الموصلية الكهربائية والحرارية بين المعادن، وأفضل انعكاس، خاصة في الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي...

التحليل الصيدلي لمشتقات الايزوكينولين (بابافيرين هيدروكلوريد)

بابافيرين هيدروكلوريد هو مسحوق بلوري أبيض ذو طعم مرير قليلاً وعديم الرائحة. نقطة الانصهار - 225 درجة مئوية. يذوب جيدًا في الماء، ويذوب بشكل سيئ في الكحول الإيثيلي، والكلوروفورم، وثنائي إيثيل الأثير...

التحليل الصيدلي لمشتقات البيريدين (حمض النيكوتينيك)

حمض النيكوتينيك في شكله النقي هو بلورات عديمة اللون على شكل إبرة، قابلة للذوبان بسهولة في الماء والكحول. إنه مستقر للحرارة ويحتفظ بنشاطه البيولوجي أثناء الغليان والتعقيم.

التحليل الصيدلي لمشتقات الفوران ( الفوراجين )

Furagin هو مسحوق بلوري عديم اللون مع نقطة انصهار 85 درجة مئوية ونقطة غليان 32 درجة مئوية. الوزن الجزيئي (au): 68.07. يُظهر الفوران خصائص كارهة للأحماض. عند تعرضه لحمض الكبريتيك المركز، فإنه يتبلمر...

كيمياء الفوليرين

الفوليرين C60 عبارة عن مسحوق بلوري ناعم أسود عديم الرائحة. تبلغ كثافة الفوليرين C60 1.65 جم/سم3، وهي أقل بكثير من كثافة الجرافيت (2.3 جم/سم3) والألماس (3.5 جم/سم3). ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الجزيئات مجوفة...

الفلزات القلوية

بسبب النشاط الكيميائي العالي للمعادن القلوية تجاه الماء والأكسجين وأحيانا حتى النيتروجين (Li, Cs)، يتم تخزينها تحت طبقة من الكيروسين. للتفاعل مع معدن قلوي ...

تعريف

ماء– أكسيد الهيدروجين مركب ثنائي ذو طبيعة غير عضوية.

الصيغة – H 2 O. الكتلة المولية – 18 جم / مول. يمكن أن توجد في ثلاث حالات تجميع - السائل (الماء)، الصلب (الجليد)، والغازي (بخار الماء).

الخصائص الكيميائية للمياه

الماء هو المذيب الأكثر شيوعا. يوجد توازن في المحلول المائي، ولهذا يسمى الماء أمفوليت:

ح 2 O ↔ H + + OH — ↔ H 3 O + + OH — .

تحت تأثير التيار الكهربائي يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين:

ح 2 يا = ح 2 + يا 2.

في درجة حرارة الغرفة، يذيب الماء المعادن النشطة لتكوين القلويات، ويتحرر الهيدروجين أيضًا:

2H2O + 2Na = 2NaOH + H2.

الماء قادر على التفاعل مع مركبات الفلور والهاليدات، وفي الحالة الثانية يحدث التفاعل عند درجات حرارة منخفضة:

2H2O + 2F2 = 4HF + O2.

3H2O +IF5 = 5HF + HIO3.

تخضع الأملاح التي تتكون من قاعدة ضعيفة وحمض ضعيف للتحلل المائي عند ذوبانها في الماء:

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S.

يمكن أن يذيب الماء بعض المواد والمعادن وغير المعدنية عند تسخينه:

4H2O + 3Fe = Fe3O4 + 4H2;

ح 2 O + C ↔ CO + H 2 .

يدخل الماء في وجود حامض الكبريتيك في تفاعلات تفاعلية (ترطيب) مع الهيدروكربونات غير المشبعة - الألكينات مع تكوين كحولات أحادية الهيدريك مشبعة:

CH 2 = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH.

الخصائص الفيزيائية للمياه

الماء سائل صافٍ (ns). عزم ثنائي القطب هو 1.84 D (بسبب الاختلاف القوي في السالبية الكهربية للأكسجين والهيدروجين). يتمتع الماء بأعلى سعة حرارية نوعية بين جميع المواد في حالتي الركام السائلة والصلبة. تبلغ الحرارة النوعية لانصهار الماء 333.25 كيلوجول/كجم (0 درجة مئوية)، والتبخر 2250 كيلوجول/كجم. يمكن للماء أن يذيب المواد القطبية. يحتوي الماء على توتر سطحي مرتفع وإمكانات كهربائية سطحية سلبية.

الحصول على الماء

يتم الحصول على الماء عن طريق تفاعل التعادل، أي. التفاعلات بين الأحماض والقلويات:

ح 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O؛

HNO 3 + NH 4 OH = NH 4 NO 3 + H 2 O؛

2CH 3 COOH + Ba(OH) 2 = (CH 3 COO) 2 Ba + H 2 O.

ومن طرق الحصول على الماء اختزال المعادن بالهيدروجين من أكاسيدها:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

يمارس	ما هي كمية الماء التي تحتاجها لتحضير محلول 5% من محلول حمض الأسيتيك 20%؟
حل	وفقًا لتعريف الكسر الكتلي للمادة، فإن محلول 20% من حمض الأسيتيك هو 80 مل من المذيب (الماء) 20 جم من الحمض، ومحلول 5% من حمض الأسيتيك هو 95 مل من المذيب (الماء) 5 جم. من الحمض. دعونا نجعل نسبة: س = 20 × 95 /5 = 380. أولئك. يحتوي المحلول الجديد (5%) على 380 مل من المذيب. من المعروف أن المحلول الأولي يحتوي على 80 مل من المذيب. لذلك، للحصول على محلول 5٪ من حمض الأسيتيك من محلول 20٪، تحتاج إلى إضافة: 380-80 = 300 مل ماء.
إجابة	تحتاج إلى 300 مل من الماء.

مثال 2

يمارس	أدى احتراق مادة عضوية وزنها 4.8 جم إلى إنتاج 3.36 لترًا من ثاني أكسيد الكربون و5.4 جم من الماء. كثافة الهيدروجين للمادة العضوية هي 16. تحديد صيغة المادة العضوية.
حل	الكتل المولية لثاني أكسيد الكربون والماء، محسوبة باستخدام جدول العناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف – 44 و 18 جم / مول على التوالي. دعونا نحسب كمية المادة في منتجات التفاعل: ن(CO 2) = V(CO 2) / الخامس م؛ ن(H2O) = م(H2O) / M(H2O); ن(CO 2) = 3.36 / 22.4 = 0.15 مول؛ ن(H2O) = 5.4 / 18 = 0.3 مول. باعتبار أن جزيء CO 2 يحتوي على ذرة كربون واحدة، وجزيء H 2 O يحتوي على ذرتين هيدروجين، فإن كمية المادة وكتلة هذه الذرات ستكون مساوية لما يلي: ن (ج) = 0.15 مول؛ ن(ح) = 2×0.3 مول؛ م(ج) = ن(ج)× م(ج) = 0.15 × 12 = 1.8 جم؛ م(N) = ن(N)× M(N) = 0.3 × 1 = 0.3 جم. دعونا نحدد ما إذا كانت المادة العضوية تحتوي على الأكسجين: m(O) = m(C x H y O z) – m(C) – m(H) = 4.8 – 0.6 – 1.8 = 2.4 جم. كمية المادة من ذرات الأكسجين: ن(O) = 2.4 / 16 = 0.15 مول. ثم n(C): n(H): n(O) = 0.15: 0.6: 0.15. نقسم على أصغر قيمة، نحصل على n(C):n(H): n(O) = 1: 4: 1. وبالتالي فإن صيغة المادة العضوية هي CH 4 O. يتم حساب الكتلة المولية للمادة العضوية باستخدام جدول العناصر الكيميائية D.I. مندليف – 32 جم/مول. الكتلة المولية لمادة عضوية، محسوبة باستخدام كثافة الهيدروجين: M(C x H y O z) = M(H 2) × D(H 2) = 2 × 16 = 32 جم/مول. إذا اختلفت صيغ المادة العضوية المشتقة من نواتج الاحتراق واستخدام كثافة الهيدروجين، فإن نسبة الكتل المولية ستكون أكبر من 1. دعونا نتحقق من ذلك: M(C x H y O z) / M(CH 4 O) = 1. ولذلك، فإن صيغة المادة العضوية هي CH 4 O.
إجابة	صيغة المادة العضوية هي CH 4 O.

ماء

يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين وذرتين هيدروجين مرتبطتين به بزاوية 104.5 درجة.

تحدد الزاوية 104.5 درجة بين الروابط في جزيء الماء قابلية تفتيت الجليد والماء السائل، ونتيجة لذلك، الاعتماد الشاذ للكثافة على درجة الحرارة. ولهذا السبب لا تتجمد المسطحات المائية الكبيرة في القاع، مما يجعل الحياة ممكنة فيها.

الخصائص الفيزيائية

الماء والثلج والبخار،على التوالي، الحالات السائلة والصلبة والغازية لمركب كيميائي له الصيغة الجزيئية H 2 O.

بسبب التجاذب القوي بين الجزيئات، يتمتع الماء بنقاط انصهار عالية (0C) ونقاط غليان (100C). الطبقة السميكة من الماء لها لون أزرق، والذي يتحدد ليس فقط من خلال خصائصها الفيزيائية، ولكن أيضًا من خلال وجود جزيئات الشوائب العالقة. وتكون مياه الأنهار الجبلية خضراء اللون بسبب ما تحتويه من جزيئات كربونات الكالسيوم العالقة. الماء النقي هو موصل رديء للكهرباء. تصل كثافة الماء إلى الحد الأقصى عند 4 درجات مئوية وتساوي 1 جم/سم3. كثافة الجليد أقل من كثافة الماء السائل ويطفو على سطحه، وهو أمر مهم جدًا لسكان الخزانات في الشتاء.

يتمتع الماء بقدرة حرارية عالية بشكل استثنائي، لذلك فهو يسخن ببطء ويبرد ببطء. وبفضل هذا، تنظم حمامات المياه درجة الحرارة على كوكبنا.

الخصائص الكيميائية للمياه

الماء مادة شديدة التفاعل. في الظروف العادية، فإنه يتفاعل مع العديد من الأكاسيد الأساسية والحمضية، وكذلك مع الفلزات القلوية والفلزات القلوية الأرضية. يشكل الماء مركبات عديدة - هيدرات بلورية.

تحت تأثير التيار الكهربائي يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين:

2H2O كهرباء= 2 ح 2 + يا 2

فيديو "التحليل الكهربائي للماء"

• يتفاعل المغنيسيوم مع الماء الساخن ليشكل قاعدة غير قابلة للذوبان:

ملغم + 2 ح 2 يا = ملغم (أوه) 2 + ح 2

• يشكل البريليوم مع الماء أكسيدًا مذبذبًا: Be + H 2 O = BeO + H 2

1. المعادن النشطة هي:

لي, نا, ك, روبية, خدمات العملاء, الأب- 1 المجموعة "أ"

كاليفورنيا, ريال سعودى, با, رع- المجموعة الثانية "أ"

2. سلسلة الأنشطة المعدنية

3. القلويات عبارة عن قاعدة قابلة للذوبان في الماء، وهي مادة معقدة تشتمل على معدن نشط ومجموعة الهيدروكسيل OH ( أنا).

4. معادن متوسطة النشاط في نطاق الجهد تتراوح من ملغقبلالرصاص(الألومنيوم في وضع خاص)

فيديو "تفاعل الصوديوم مع الماء"

يتذكر!!!

يتفاعل الألومنيوم مع الماء مثل المعادن النشطة لتكوين قاعدة:

2Al + 6 ح 2 يا = 2Al( أوه) 3 + 3 ح 2

فيديو "تفاعل أكاسيد الأحماض مع الماء"

باستخدام العينة، اكتب معادلات التفاعل التفاعلي:

معO2 + H2O =

SO 3 + ح 2 يا =

Cl2O7 + H2O =

ف 2 يا 5 + ح 2 يا (حار) =

ن 2 س 5 + ح 2 س =

يتذكر! فقط أكاسيد المعادن النشطة تتفاعل مع الماء. أكاسيد المعادن ذات النشاط المتوسط ​​والمعادن التي تأتي بعد الهيدروجين في سلسلة النشاط لا تذوب في الماء، على سبيل المثال CuO + H 2 O = التفاعل غير ممكن.

فيديو "تفاعل أكاسيد المعادن مع الماء"

لي + ح 2 يا =

النحاس + H2O =

أكسيد الزنك + H2O =

آل + ح 2 يا =

با + ح 2 يا =

ك 2 يا + ح 2 يا =

ملغ + H2O =

ن 2 س 5 + ح 2 س =