Проект з ОІ та ІКТ і Хімії: " Вода, її склад і електронна будова. Фізичні і хімічні властивості, аномальні властивості. " - № групи ХБ19Б ПГФ, 2019.

Зміст

1 Ідея проекту
2 Автор проекту
3 Матеріали проекту
- 3.1 Інтернет ресурси проекту
- 3.2 Додаткові матеріали проекту

Ідея проекту

Мета проекту : вивчити та дослідити особливоті складу , будови воду. Розглянути фізичні та хімічні властивості води..

Автор проекту

Халілян Каріне Едіківна

Матеріали проекту

Вода, Н2O— хімічна речовина у вигляді прозорої, безбарвної рідини без запаху і смаку, (в нормальних умовах). У природі існує у трьох агрегатних станах — твердому (лід), рідкому (вода) і газоподібному (водяна пара). Молекула води складається з одного атома оксигену і двох атомів гідрогену. Атоми гідрогену розташовані в молекулі так, що напрямки до них утворюють кут 104,45o із вершиною в центрі атома оксигену. Таке розташування зумовлює молекулі води дипольний момент у 1,844 Дебая. При заміні атомів гідрогену (протонів) на атоми дейтерію утворюється модифікація, яка називається важкою водою.

Вода — одна із найголовніших речовин, потрібних для органічного життя. Рослини та тварини містять понад 60 % води за масою. На Землі водою покрито 70,9 % поверхні. Вона здійснює у природі постійний кругообіг, випаровуючись з поверхні й повертаючись на неї у вигляді атмосферних опадів. Вода має велике значення для економіки: сільського господарства й промисловості. Прісні води, придатні для пиття, становлять лише 2,5 % від загальної кількості води на Землі. Нестача води може стати однією з найгостріших проблем людства в найближчі десятиліття.

Фізичні властивості.

Чиста вода – це безбарвна прозора густина. Густина води при переході її з твердого стану в рідкий не зменшується, як майже в усіх інших речовин, а зростає. При 4 С має максимальну густину і лише при дальшому нагріванні її густина зменшується з підвищенням температу.

Коли б при зниженні температури і переході з рідкого стану в твердий густина води змінювалася б так само, як це буває у більшості речовин, то з наближенням зими поверхневі шари прісних вод охолоджувалися б до 0 С і опускалися б на дно, звільняючи місце теплішим шарам, і так тривало б доти, поки вся маса водойми не мала б температуру 0 С. Далі вода починала б замерзати, а крижини, що утворилися, опускалися б на дно і водойма промерзла б на всю глибину. При цьому багато форм життя у воді було б неможливим. Проте оскільки найбільшої густини вода досягає при 4 С, то процес переміщення її шарів доходить до цієї температури, після чого більше охолоджений шар лишається на поверхні, замерзає і тим самим захищає шари, що лежать нижче, від дальшого охолодження і замерзання.

Велике значення у житті природи має і те, що воді властива аномальна висока температура ( теплоємність ) І 4,18 Дж /(г : к ) І*. Тому в нічний час, а також у період переходу від літа до зими, вода охолоджується повільно, а вдень, або в період переходу від зими до літа, так само повільно нагрівається, будучи, таким чином, регулятором на земній кулі.

Атом кисню у молекулі перебуває в стані sр - гібридизації. Тому валентний кут Н О Н ( 104,3 ) близький до тетраедричного ( 109,5 ). Електрони, що утворюють зв’язки О – н, зміщені до більш електронегативного атома кисню, в результаті чого атоми водню набувають ефективних позитивних зарядів.

Неподілені електронні пари, що перебувають на гібридних sр - орбіталях, зміщені відносно ядра атома кисню і утворюють два негативні плюси.

Під час нагрівання води частина теплоти витрачається на розрив водневих зв’язків ( енергія розриву водневого зв’язку у воді становить приблизно 25 кДж/моль).Цим пояснюється теплоємність води.

Водневі зв’язки між молекулами води повністю розривається тільки тоді, коли вада переходить в пару. При 20 С у рідкій воді зберігається ще близько половини водневих зв’язків.

Хімічні властивості.

Молекули води дуже стійкі проти нагрівання. Однак при температурах, вищих за 1000 С, водяна пара починає розкладатися на водень і кисень:

                                          2Н О   2Н  + О

Процес розкладання речовин в результаті її нагрівання називається термічною дисоціацією. Термічна дисоціація води відбувається з поглинанням теплоти. При температурі 2000 С ступінь термічної дисоціації - воднем і киснем все ще залишається зміщеною в бік водяної пари. При охолодженні ж нижче за 1000 С рівновага практично повністю зміщується у цьому напрямі.

Вода – дуже реакційно здатна речовина. Оксиди багатьох металів і неметалів сполучаються з водою, утворюючи основи і кислоти; деякі солі з водою кристалогідрати; найактивніші метали взаємодіють з водою з виділенням водню.

Вода також має кристалічну здатність. Якщо немає слідів вологи, то практично не відбуваються деякі звичайні реакції: наприклад, хлор не взаємодіє з металами, фтороводень не роз’їдає скло, натрій не окислюється в атмосфері повітря.

Вода здатна утворювати сполуки з рядом речовин, що перебувають за звичайних умов у газоподібному стані і звичайно не мають великої хімічної активності.

Прикладом можуть бути гідрати Хе : 6Н О, СН : 6Н О,С Н Сl :15Н О. Такі сполуки утворюються в результаті заповнення молекулами газу міжмолекулярних порожнин, які є в структурі води, і називаються сполуками включення.

Діаграма стану води.

Діаграма стану - це графічне зображення залежності між різними величинами, що характеризують стан системи.

Діаграму застосовують у хімії для однокомпонентних систем, що показують залежності між тиском і температурою. Вона складається з трьох кривих, що розмежовують усі можливі температури і тиски на при ділянки, які відповідають льоду, рідині і парі.

Перетворення, які відбуваються з водою при атмосферному тиску, відбито на діаграмі точками або відрізками, розміщеними на горизонталі, що відповідає 101,3 кПа. Так, топлення льоду або кристалізація вади відповідає точці D, а кипіння води – точці Е, нагрівання або охолодження - відрізку DЕ.

Так відомі речовини, потрібна точка яких лежить при тиску, що перевищує атмосферний. У цьому випадку нагрівання кристалів при атмосферному тиску приводить не до плавлення цієї речовини, а до її сублілеації – перетворення твердої фази безпосередньо в газо подібну. Діаграми стану вивчають для ряду речовин, що мають наукове і практичне значення.

Аномальність води