Vanduo

Vanduo - labiausiai paplitęs Žemėje junginys. Žemės vandeninis apvalkalas - hidrosfera - sudaro 71 % Žemės paviršiaus. Sujungto vandens yra Žemės plutoje. Žinoma, kad, sulydant 1 km³ granito, galima gauti 26 mln. t vandens. Vanduo atliko ir atlieka lemiamą vaidmenį Žemės geologijos istorijoje, klimato ir orų formavime, medžiagų apykaitoje, gyvybės fiziologinėje ir biologinėje sferoje.

Fizikinės savybės

Vanduo - bespalvis ir bekvapis skystis. Vanduo (vandenilio oksidas) turi 88,6% deguonies ir 11,4% vandenilio (pagal masę); tai atitinka H2O. Iš visų skysčių jo šiluminė talpa didžiausia. Vandens tankis, skirtingai nuo kitų skysčių, šaldant didėja netolygiai, o +4°C temperatūroje būna maksimalus ir, toliau šaldant, staiga sumažėja iki 0,917 g/cm³ (ledo tankis). Neįprastai aukšta ir lydymosi šiluma. Ji net 13,5 karto viršija švino lydymosi šilumą.

Nepaprastas vandens savybes galima paaiškinti jo molekulės struktūros ypatumais. Vandens molekulė nėra linijinė - kampas tarp jungčių H - O - H lygus 104°45'. Nors O - H jungtys yra kovalentinės, vandens molekulė yra polinė: vandenilio atomas turi tam tikrą teigiamą krūvį, o deguonis - neigiamą. Dėl to vienos H2O molekulės deguonies atomas gali pritraukti kitos molekulės vandenilio atomą: taip atsiranda vandenilinė jungtis ir padidėja bendra jungties energija. Todėl vandens molekulės yra asocijuotos. Ledo kristaluose vandenilinės jungtys dar tvirtesnės. Dėl didelio H2O molekulių poliškumo vanduo yra labai geras kitų polinių junginių tirpiklis.

Cheminės savybės

Vandens cheminės savybės taip pat priklauso nuo jo sudėties ir struktūros. Šio junginio molekulė suyra, tik paveikta didelio energijos kiekio. Vanduo skyla (terminė disociacija) tik aukštesnėje kaip 2000°C temperatūroje arba apšvitintas ultravioletiniais spinduliais (fotocheminė disociacija). Radioaktyvus spinduliavimas taip pat skaido vandenį į vandenilį, deguonį ir vandenilio peroksidą - H2O2. Šarminiai žemės metalai skaido vandenį kambario temperatūroje, o magnis ir cinkas - virimo temperatūroje. Iki raudonumo įkaitinta geležis reaguoja su vandens garais. Vanduo viena pagrindinių metalų korozijos priežasčių. Taurieji metalai su vandeniu nereaguoja.

Jis reaguoja su daugeliu nemetalų. Veikiamas deguonies, vanduo virsta peroksidu:

H2O + O → H2O2.

Vanduo "dega" fluoro srovėje. Chloras 100°C temperatūroje arba veikiamas šviesos, skaldo vandenį, ir susidaro atominis deguonis:

H2O + Cl2 → 2HCl + O.

Vandenyje tirpstantys druskas sudarantys oksidai reaguoja su vandeniu ir sudaro rūgštis arba bazes. Daugelis druskų ir kai kurios kitos medžiagos vandenyje hidrolizuojasi. Imkime, pavyzdžiui, aliuminio druskas:

Al3+ + H2O ↔ Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)+2 + H+

Al(OH)+2 + H2O ↔ Al(OH)3 + H+.