La química estudia la composición del agua, los elementos que la componen. Los químicos estudian cómo reacciona el agua con diferentes sustancias, cómo se produce la reacción y qué se forma como resultado.
El agua es una sustancia muy químicamente activa.
Propiedades químicas del agua:
1) El agua reacciona con muchos rieles con la liberación de hidrógeno:
2Na + 2H 2 O = H 2 + 2NaOH (bullicioso)
2K + 2H 2 O = H 2 + 2KOH (bullicioso)
3Fe + 4H 2 O = 4H 2 + Fe 3 O 4 (solo cuando se calienta)
No todos los metales, sino sólo los suficientemente activos, pueden participar en reacciones redox de este tipo. Los metales alcalinos y alcalinotérreos de los grupos I y II reaccionan más fácilmente.
De no metales Por ejemplo, el carbono y su compuesto de hidrógeno (metano) reaccionan con el agua. Estas sustancias son mucho menos activas que los metales, pero aún pueden reaccionar con el agua a altas temperaturas:
C + H 2 O = H 2 + CO (a fuego alto)
CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 (con alto calor)
2) El agua se descompone en hidrógeno y oxígeno cuando se expone a la corriente eléctrica.. Esta también es una reacción redox, donde el agua es a la vez un agente oxidante y un agente reductor:
3) El agua reacciona con muchos óxidos no metales. A diferencia de las anteriores, estas reacciones no son redox, sino reacciones de acoplamiento:
4) algunos óxidos metálicos Los compuestos también pueden reaccionar con el agua. Ya hemos visto ejemplos de tales reacciones:
No todos los óxidos metálicos son capaces de reaccionar con el agua. Algunos de ellos son prácticamente insolubles en agua y por tanto no reaccionan con el agua. Estos óxidos son ZnO, TiO 2, Cr 2 O 3, a partir de los cuales se preparan, por ejemplo, pinturas resistentes al agua. Los óxidos de hierro también son insolubles en agua y no reaccionan con ella.
5) El agua forma numerosos compuestos en los que su molécula se conserva por completo. Estos son los llamados hidrata. Si el hidrato es cristalino, entonces se llama hidrato cristalino. Por ejemplo:
Aquí hay otros ejemplos de formación de hidratos:
H2SO4 + H2O = H2SO4 . H 2 O (hidrato de ácido sulfúrico)
NaOH + H2O = NaOH . H 2 O (hidrato de sosa cáustica)
Como desecantes se utilizan compuestos que unen el agua en hidratos e hidratos cristalinos. Con su ayuda, por ejemplo, se elimina el vapor de agua del aire atmosférico húmedo.
6) Una reacción especial del agua es la síntesis por parte de las plantas de almidón (C 6 H 10 O 5) n y otros compuestos similares (carbohidratos), que se produce con la liberación de oxígeno:
6n CO 2 + 5n H 2 O = (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (bajo luz)
Reflexiones (¡¡no material educativo!!!) sobre el tema
propiedades de la molecula de agua
La sustancia más común en nuestro planeta. Sin ella no habría vida. Todas las estructuras vivas, a excepción de los virus, están compuestas principalmente de agua. Con su ejemplo, se explica a los niños en la escuela la estructura de las moléculas y las fórmulas químicas. Las propiedades características únicamente del agua se utilizan en la naturaleza viva, así como en la vida económica humana.
Esta sustancia nos resulta familiar desde la infancia y nunca ha planteado dudas. Bueno, agua, ¿y qué? Y en una sustancia aparentemente tan simple se esconden muchos misterios.
El agua es el principal disolvente natural. Todas las reacciones en los organismos vivos de una forma u otra ocurren en un ambiente acuoso; las sustancias reaccionan en estado disuelto.
El agua tiene una excelente capacidad calorífica, pero una conductividad térmica bastante baja. Esto permite utilizar agua como transporte de calor. El mecanismo de enfriamiento de muchos organismos se basa en este principio. Y en la energía nuclear, el agua, gracias a esta propiedad, se utiliza como refrigerante.
En el agua no sólo tienen lugar reacciones, sino que ella misma entra en reacciones. Hidratación, fotólisis, etc.
Estas son sólo algunas de las propiedades, ninguna sustancia puede presumir de tal conjunto de propiedades. Verdaderamente esta sustancia es única.
Bueno, ahora más cerca del tema.
Siempre, en todas partes, incluso en las clases de química de la escuela, se la llama simplemente “agua”.
Y esto es lo que Nombre químico y propiedades de la molécula de agua.?
En Internet y en la literatura educativa puede encontrar los siguientes nombres: óxido de hidrógeno, hidróxido de hidrógeno, ácido hidroxilo. Estos son los más comunes.
Entonces, ¿a qué clase de sustancias inorgánicas pertenece el agua?
Analicemos este tema.
A continuación se muestra el diagrama:
Esta versión es más plausible: el grupo hidroxilo insinúa claramente algo similar. ¿Pero qué hidróxido? Veamos nuevamente las propiedades de los hidróxidos:
Propiedades de los hidróxidos básicos (bases):
Para bases solubles (álcalis):
Las bases solubles (álcalis) se caracterizan por reacciones de intercambio iónico.
Interacción de bases solubles (álcalis) con bases ácidas.
Interacción con hidróxidos anfóteros.
Las bases insolubles se descomponen cuando se calientan.
Una molécula de agua no presenta ninguna propiedad, excepto que cuando se calienta fuertemente, se descompone, pero este es el caso de todas las sustancias: existe un cierto umbral de temperatura por encima del cual los enlaces ya no pueden existir y se destruyen.
También existe un argumento "en contra" de los hidróxidos básicos y anfóteros: los hidróxidos básicos y anfóteros están formados únicamente por metales.
Ahora llegamos a la parte más interesante. Resulta que el agua es
hidróxido ácido, eso es ácido oxigenado.
Veamos las propiedades.
Los hidróxidos ácidos se caracterizan por:
Reacciones con metales.
Reacciones con óxidos básicos y anfóteros.
Reacciones con bases e hidróxidos anfóteros.
Reacciones con sales.
Para los ácidos fuertes también existen reacciones de intercambio iónico.
Desplazamiento de ácidos más débiles y volátiles de las sales.
Casi todas estas propiedades son características de una molécula de agua.
Veámoslo en detalle.
- Reacciones con metales. No todos los metales son capaces de reaccionar con el agua. El agua como ácido es muy débil, pero, sin embargo, presenta esta propiedad:
HOH + Na → NaOH + H 2 - el hidrógeno se desplaza del agua - el agua se comporta como la mayoría de los ácidos.
- Reacciones con óxidos básicos y anfóteros. No reacciona con óxidos anfóteros, ya que sus propiedades ácidas son débiles, pero sí con óxidos básicos (no con todos, sin embargo, esto se explica por sus débiles propiedades ácidas):
HOH + Na2O → 2NaOH
- Reacciones con bases e hidróxidos anfóteros. Aquí el agua no puede presumir de tales reacciones, debido a su debilidad como ácido.
- Reacciones con sales. Algunas sales sufren hidrólisis, las mismas reacciones con el agua.
Esta reacción también ilustra la última propiedad: el desplazamiento del ácido; resulta que el agua desplaza al sulfuro de hidrógeno.
De la definición: “ El ácido es una sustancia compleja que consta de hidrógeno y un residuo ácido, que se disocia en un catión H + y un catión de residuo ácido.«.
Todo encaja. Y resulta que el residuo ácido es el grupo hidroxilo OH.
Y, como dije antes, el agua forma sales, resulta que las sales de agua-ácido son hidróxidos básicos y anfóteros: un metal combinado con un residuo ácido (OH).
Y los esquemas de reacción:
ácido + metal → sal + hidrógeno (en general)
HOH + Na → NaOH + H2
ácido + óxido básico → agua salada
HOH + Na 2 O → 2NaOH (se forma sal, pero no agua, y ¿por qué se formaría repentinamente como resultado de una reacción con agua?)
sal + ácido → otro ácido + otra sal
Al 2 S 3 + HOH → Al(OH) 3 ↓ + H 2 S
Entonces, llegamos a la conclusión de que los hidróxidos anfóteros y básicos son sales de agua: ácidos.
Entonces, ¿cómo deberíamos llamarlos?
El término "hidróxido" también se aplica a los ácidos que contienen oxígeno. Según las reglas resulta:
nombre del ion + at = Hydrox + at.
Las sales de agua son hidroxatos.
El agua es un ácido tan débil que exhibe algunas propiedades anfóteras, como reacciones con óxidos ácidos.
Y el agua tiene un ambiente neutro, y no ácido, como ocurre con todos los ácidos; esta es una excepción a la regla.
Pero al final, como dijo el maravilloso químico orgánico ruso, “no hay reacciones irrealizables, y si la reacción no ocurre, entonces aún no se ha encontrado el catalizador”.
Resumir.
Formulemos las principales disposiciones. teoría "Agua - ácido":
Las propiedades de la molécula de agua son las de un ácido débil (muy débil).
El agua es tan débil que exhibe propiedades anfóteras y tiene una reacción neutra con el medio ambiente.
El agua, como ácido, forma sales: hidroxatos.
Los hidroxatos incluyen hidróxidos anfóteros y básicos.
Fórmula del agua: HOH.
Nombres correctos del agua: hidróxido de hidrógeno, ácido hidroxilo.
DEFINICIÓN
Agua (óxido de hidrógeno)– compuesto inorgánico binario.
Fórmula química: H2O
Fórmula estructural:
Masa molar: 18,01528 g/mol.
Nombres alternativos: óxido, hidróxido de hidrógeno, ácido hidroxilo, monóxido de dihidrógeno, oxidano, dihidromonóxido.
En una molécula de agua, el átomo de oxígeno se encuentra en un estado de hibridación sp 3, ya que en la formación de orbitales híbridos no solo participan los electrones de valencia, sino también los pares de electrones solitarios. Los orbitales híbridos se dirigen hacia los vértices del tetraedro:
Debido a la gran diferencia en la electronegatividad del oxígeno y el hidrógeno, los enlaces de la molécula están altamente polarizados y el electrón se desplaza hacia . Una molécula de agua tiene un gran momento dipolar porque los enlaces polares están dispuestos asimétricamente.
La fuerte polarización del enlace O-H está asociada con la formación de enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua. Cada molécula de agua puede formar hasta cuatro enlaces de hidrógeno: dos de ellos están formados por un átomo de oxígeno y dos más por átomos de hidrógeno:
La formación de enlaces de hidrógeno determina el mayor punto de ebullición, la viscosidad y la tensión superficial del agua en comparación con los hidruros análogos (selenio y telurio).
Modificaciones isotópicas del agua.
Dependiendo del tipo de isótopos de hidrógeno incluidos en la molécula, se distinguen los siguientes: modificaciones isotópicas del agua:
Teniendo en cuenta que el oxígeno tiene tres isótopos estables (16 O, 17 O y 18 O), es posible crear 18 fórmulas para moléculas de agua que difieren en su composición isotópica. Normalmente, el agua natural contiene todos estos tipos de moléculas.
Ejemplos de resolución de problemas sobre el tema "fórmula del agua".
EJEMPLO 1
| Ejercicio | Se vertieron 9 litros de agua en el radiador del coche y se añadieron 2 litros de metilo con una densidad de 0,8 g/ml. ¿A qué temperatura mínima se puede dejar ahora el coche al aire libre sin temor a que se congele el agua del radiador (la constante crioscópica del agua es 1,86 K kg/mol)? |
| Solución | Según la ley de Raoult, la disminución de la temperatura de cristalización de soluciones diluidas de no electrolitos es igual a: donde: – disminución de la temperatura de congelación de la solución; К cr – constante crioscópica del disolvente; Cm es la concentración molal de la solución; m B es la masa de la sustancia disuelta; m A es la masa del disolvente; M B – masa molar del soluto. La masa de alcohol metílico es: La masa de agua es igual a: La masa molar del alcohol metílico es 32 g/mol. Calculemos el cambio en la temperatura de congelación: |
| Respuesta | El coche se puede dejar en el exterior a temperaturas superiores a –10,3°C. |
EJEMPLO 2
| Ejercicio | ¿Cuántos gramos de Na 2 SO 4 · 10H 2 O se deben disolver en 250 g de agua para obtener una solución que contenga 5% de anhidro? |
| Solución | La masa molar de Na 2 SO 4 es: Masa molar de hidrato cristalino: Denotemos la cantidad (mol) de sal disuelta como x. Entonces la solución será igual a: La masa de sal anhidra en la solución terminada será igual a: |
1,000 g/cm3 (3,98°C), temperatura de fusión 0°C, punto de ebullición 100°C; Cuando se congela, forma hielo. Uno de los compuestos más comunes en la naturaleza (la cantidad de agua en la superficie de la Tierra es de 1,39?1018 toneladas, en la atmósfera de 1,3?1013 toneladas); Se conocen especies isotópicas (ver Agua pesada). El agua forma parte de muchos minerales y rocas, todos los organismos vivos (45 - 98%, incluido aproximadamente el 60% del peso corporal del cuerpo humano) y está presente en el suelo. Un componente esencial de casi todos los procesos tecnológicos en la industria y la agricultura. El agua de especial pureza es necesaria en la producción de alimentos, semiconductores, fósforos, en tecnología nuclear, análisis químicos, etc. Como aguas medicinales se utilizan aguas naturales que contienen una mayor cantidad de sales minerales, gases y algunos elementos químicos (ver Aguas minerales). ).
enciclopedia moderna. 2000 .
Vea qué es “AGUA, H2O” en otros diccionarios:
Agua: obtenga un cupón de descuento funcional en Akademika Technopark o compre agua con ganancias con entrega gratuita a la venta en Technopark
H2O: solo agregue agua... Wikipedia
Agua- AGUA, H2O, líquido inodoro, insípido e incoloro; densidad 1.000 g/cm3 (3,98°C), punto de fusión 0°C, punto de ebullición 100°C; Cuando se congela, forma hielo. Uno de los compuestos más comunes en la naturaleza (la cantidad de agua en la superficie terrestre es de 1,39´1018 toneladas, en la atmósfera... Diccionario enciclopédico ilustrado
agua- agua, H2O, líquido inodoro, insípido, incoloro (azulado en capas gruesas). El compuesto estable más simple de hidrógeno y oxígeno (11,19% H y 88,81% O en masa). Densidad 1000 g/cm3 (3,98ºC), punto de fusión 0ºC, punto de ebullición 100ºC. La sustancia más común... Agricultura. Gran diccionario enciclopédico
Contenido 1 Episodios 2 Reseña de temporadas 3 Lista de episodios 3.1 ... Wikipedia
Química. un compuesto de hidrógeno y oxígeno. Su composición en peso: 11,19% H y 88,81% O. Peso molecular 18,0153. Hay 10 electrones (5 pares) en la molécula de oxígeno: un par de electrones internos se encuentra cerca del núcleo de oxígeno, dos pares de electrones externos... ... Enciclopedia geológica
AGUA- agua, óxido de hidrógeno, H2O, el compuesto químico de hidrógeno y oxígeno más simple y estable en condiciones normales (11,19% H y 88,81% O en masa). Peso molecular 18.0160, punto de congelación 0°C (a 1 atm), punto de ebullición 100ºC (a 1 atm), densidad a... ... Diccionario enciclopédico veterinario
agua (sustancia)- - ES agua (sustancia) Líquido común (H2O) que forma la lluvia, los ríos, el mar, etc., y que constituye gran parte de los cuerpos de los organismos. (Fuente: APS)… … Guía del traductor técnico
el agua es absorbida- adsorción agua adsorción agua Adsorción agua Moléculas de H2O, que son atraídas por minerales bajo el influjo de energía superficial... Diccionario enciclopédico de Girnichy
AGUA- H2O, líquido inodoro, insípido, incoloro (azulado en capas gruesas). El compuesto estable más simple de hidrógeno y oxígeno (11,19% H y 88,81% O en masa). Balsa. 1000 g/cm3 (3,98 °C), punto de fusión 0 °C, punto de ebullición 100 °C. Lo más común en la naturaleza... Diccionario enciclopédico agrícola
Óxido de hidrógeno, H20, el compuesto químico más simple de hidrógeno y oxígeno que es estable en condiciones normales (11,19% de hidrógeno y 88,81% de oxígeno en peso), peso molecular 18,0160; Líquido incoloro, inodoro e insípido (en capas gruesas... ... Gran enciclopedia soviética
DEFINICIÓN
Agua– El óxido de hidrógeno es un compuesto binario de naturaleza inorgánica.
Fórmula – H 2 O. Masa molar – 18 g/mol. Puede existir en tres estados de agregación: líquido (agua), sólido (hielo) y gaseoso (vapor de agua).
Propiedades químicas del agua.
El agua es el disolvente más común. Hay un equilibrio en una solución acuosa, por eso el agua se llama anfolito:
H 2 O ↔ H + + OH — ↔ H 3 O + + OH — .
Bajo la influencia de la corriente eléctrica, el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno:
H2O = H2 + O2.
A temperatura ambiente, el agua disuelve los metales activos para formar álcalis y también se libera hidrógeno:
2H2O + 2Na = 2NaOH + H2.
El agua puede interactuar con compuestos de flúor y entre haluros y, en el segundo caso, la reacción se produce a bajas temperaturas:
2H 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2.
3H 2 O +SI 5 = 5HF + HIO 3.
Las sales formadas por una base débil y un ácido débil se hidrólisis cuando se disuelven en agua:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 ↓ + 3H2S.
El agua puede disolver ciertas sustancias, metales y no metales, cuando se calienta:
4H2O + 3Fe = Fe3O4 + 4H2;
H2O + C ↔ CO + H2 .
El agua, en presencia de ácido sulfúrico, entra en reacciones de interacción (hidratación) con hidrocarburos insaturados: alquenos con la formación de alcoholes monohídricos saturados:
CH2 = CH2 + H2O → CH3-CH2-OH.
Propiedades físicas del agua.
El agua es un líquido transparente (n.s.). El momento dipolar es 1,84 D (debido a la fuerte diferencia en las electronegatividades del oxígeno y el hidrógeno). El agua tiene la capacidad calorífica específica más alta entre todas las sustancias en estado agregado líquido y sólido. El calor específico de fusión del agua es 333,25 kJ/kg (0 C), la vaporización es 2250 kJ/kg. El agua puede disolver sustancias polares. El agua tiene una alta tensión superficial y un potencial eléctrico superficial negativo.
Conseguir agua
El agua se obtiene mediante una reacción de neutralización, es decir. Reacciones entre ácidos y álcalis:
H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + H2O;
HNO3 + NH4OH = NH4NO3 + H2O;
2CH3COOH + Ba(OH)2 = (CH3COO)2Ba + H2O.
Una de las formas de obtener agua es la reducción de metales con hidrógeno de sus óxidos:
CuO + H2 = Cu + H2O.
Ejemplos de resolución de problemas
EJEMPLO 1
| Ejercicio | ¿Cuánta agua se necesita para preparar una solución al 5% a partir de una solución de ácido acético al 20%? |
| Solución | Según la definición de fracción masiva de una sustancia, una solución de ácido acético al 20% son 80 ml de solvente (agua) 20 g de ácido, y una solución de ácido acético al 5% son 95 ml de solvente (agua) 5 g de ácido . Hagamos una proporción: x = 20 × 95/5 = 380. Aquellos. la nueva solución (5%) contiene 380 ml de disolvente. Se sabe que la solución inicial contenía 80 ml de disolvente. Por lo tanto, para obtener una solución de ácido acético al 5% a partir de una solución al 20%, debe agregar: 380-80 = 300 ml de agua. |
| Respuesta | Necesitas 300 ml de agua. |
EJEMPLO 2
| Ejercicio | Cuando se quemó una sustancia orgánica que pesaba 4,8 g, se formaron 3,36 litros de dióxido de carbono (CO) y 5,4 g de agua. La densidad del hidrógeno de la materia orgánica es 16. Determine la fórmula de la materia orgánica. |
| Solución | Masas molares de dióxido de carbono y agua, calculadas utilizando la tabla de elementos químicos de D.I. Mendeleev – 44 y 18 g/mol, respectivamente. Calculemos la cantidad de sustancia en los productos de reacción: n(CO2) = V(CO2) / Vm; n(H2O) = m(H2O) / M(H2O); n(CO2) = 3,36/22,4 = 0,15 moles; norte(H2O) = 5,4 / 18 = 0,3 mol. Teniendo en cuenta que la molécula de CO 2 contiene un átomo de carbono y la molécula de H 2 O contiene 2 átomos de hidrógeno, la cantidad de sustancia y masa de estos átomos será igual a: norte(C) = 0,15 moles; norte(H) = 2×0,3 moles; m(C) = n(C)× M(C) = 0,15 × 12 = 1,8 g; metro(norte) = norte(norte)× M(norte) = 0,3 × 1 = 0,3 g. Determinemos si la sustancia orgánica contiene oxígeno: m(O) = m(C x H y O z) – m(C) – m(H) = 4,8 – 0,6 – 1,8 = 2,4 g. Cantidad de sustancia de los átomos de oxígeno: norte(O) = 2,4/16 = 0,15 moles. Entonces, n(C): n(H): n(O) = 0,15: 0,6: 0,15. Dividiendo por el valor más pequeño, obtenemos n(C):n(H): n(O) = 1: 4: 1. Por lo tanto, la fórmula de la sustancia orgánica es CH 4 O. La masa molar de la sustancia orgánica calculada utilizando la tabla de elementos químicos D.I. Mendeleev – 32 g/mol. Masa molar de una sustancia orgánica, calculada utilizando su densidad de hidrógeno: M(C x H y O z) = M(H 2) × D(H 2) = 2 × 16 = 32 g/mol. Si las fórmulas de una sustancia orgánica derivada de productos de combustión y que utilizan la densidad del hidrógeno difieren, entonces la relación de masas molares será mayor que 1. Comprobemos esto: M(C x H y O z) / M(CH 4 O) = 1. Por tanto, la fórmula de la sustancia orgánica es CH 4 O. |
| Respuesta | La fórmula de la materia orgánica es CH 4 O. |
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