Составители:
Рубрика:
электронов и две от частично нейтрализованных водородных (точечные связи) атомов (рис. 3.3).
Если расстояние O — H в молекуле воды равно 0,97 Å, то расстояние между атомами H — O,
связанными водородной связью, равно 1,76 Å, и это вызывает слабость водородной связи. Поэтому
водородные связи могут легко создаваться и разрушаться. Помимо электростатического
взаимодействия возникновение водородной связи объясняется донорно-акцепторным
взаимодействием протона одной молекулы с неподеленной парой электронов другой молекулы.
Такая связь может осуществляться лишь при значительном положительном заряде атома водорода.
От соотношения молекул, объединенных водородными связями и лишенными их, зависит фазовое
состояние воды. Это соотношение определяется, в первую очередь, температурой. Так, при
плавлении льда количество разрушенных водородных связей колеблется от 50 до десятых долей
процента. При 100
0
C треть молекул воды связана водородными связями, и лишь при температуре
>300
0
C происходит полное разрушение водородных связей.
Рисунок 3.3 Рисунок 3.4
В парообразном состоянии большая часть молекул воды не вступает в водородные связи.
Точно структура пара не установлена. Известно, что молекулы пара иногда образуют комплексы,
содержащие до 20 молекул воды. Средний молекулярный вес пара (относительный) µ
v
=18,02.
Плотность пара зависит от температуры и давления. В атмосферных условиях его теплоемкость
практически постоянна. Удельная газовая постоянная водяного пара равна: R
v
=1,6R=4,6
⋅
10
6
эрг/(г
⋅
град) (R — газовая постоянная сухого воздуха).
Вода представляет собой жидкость с очень сложным, далеко еще не изученным строением.
Установлено, что в воде часть водородных связей нарушена, поэтому появляются свободные
молекулы, перемещающиеся по пустотам ажурной льдоподобной решетки (двуструктурная модель
строения воды).
Такие структурные особенности воды определяют и ее аномальные физико-химические
свойства. Известно, что плотность воды наибольшая при +4
0
C, с повышением и понижением
температуры относительно этой точки плотность воды уменьшается. При охлаждении ее до 0
0
C
плотность понижается плавно, а при замерзании происходит ее резкое уменьшение (вода, замерзая и
превращаясь в лед, увеличивается в объеме примерно на 1/11 по сравнению с объемом жидкой
фазы). Вода обладает исключительно большой теплоемкостью, которая принимается равной 1 кал/г и
является эталоном, с помощью которого измеряется теплоемкость других веществ (для сравнения
укажем, что теплоемкость железа равна 0,107 кал/г, а песка — 0,2 кал/г). С этой характеристикой
тесно связаны большие величины скрытой теплоты плавления и испарения H
2
O. Вода является также
универсальным растворителем. В природных водах обнаружена по крайней мере половина всех
известных химических элементов. Особенно важно то обстоятельство, что вода является инертным
растворителем, поскольку она не изменяется под воздействием большинства веществ, которые она
растворяет. Следует отметить также, что из всех распространенных жидкостей, за исключением
ртути, вода обладает наиболее высоким поверхностным натяжением.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- …
- следующая ›
- последняя »
