Вода, или оксид водорода Н2О, имеет молекулярную массу 18,016. На водород приходится 11,19% массы, на кислород — 88,81%.
В природе встречаются три изотопа водорода: 1Н — протий, 2Н — дейтерий и 3Н — тритий и три изотопа кислорода 16O, 17О и 18O, образующих 9 устойчивых изотопных модификаций молекул воды. В природной воде на долю 1Н216O по массе приходится 99,73%. на долю 1Н218O - 0,2%, на 1Н217O — 0,04% и на 1Н2Н16O — около 0,03%; остальные пять разновидностей содержатся в ничтожных количествах. Помня о многообразии состава воды, мы тем не менее пользуемся привычной формулой 1Н216О, так как она является символом основного компонента.
В молекуле воды ядра водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два мелких ядра водорода, в вершине — более крупное ядро кислорода. Валентный угол у центрального атома кислорода, образованный связями Н—О—Н, составляет 104o27'.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Почему вода может находиться в жидком и даже в твердом состоянии (лед) в обычных условиях, в которых похожие соединения водорода с более тяжелыми элементами (серой, селеном и т.д.) газообразны?
Все дело в водородных связях.
Водородная связь – это химическая связь между положительно поляризованными атомами водорода и отрицательно поляризованными атомами сильно электроотрицательных элементов, имеющих неподеленные электронные пары ( O, F, N ).
При наличии такой химической связи даже низкомолекулярные вещества могут быть при обычных условиях жидкостями (вода, спирт) или легко сжижающимися газами (аммиак, фтороводород).
Задача
Условие 1. Вода — химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета, запаха и вкуса. Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Химическая формула: H 2 O , где водород и кислород находятся в соотношении 2:1.
Условие 2. Водород при взаимодействии с воздухом образует взрывоопасную смесь — так называемый «гремучий газ». Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода и кислорода 2:1.
2H 2(г) + O 2(г) → 2H 2 O (г) + 484 кДж
Противоречие. Если в состав воды и «гремучего газа» входят одни и те же элементы в одних и тех же соотношениях, тогда почему вода не взрывается?
Ответ
«Гремучий газ» - это смесь двух газов, а не вещество. Его взрывчатые свойства обусловлены горением водорода в кислороде с выделением большого количества энергии, которое проявляется в виде взрыва.
Вода же является веществом, в котором водород и кислород находятся в виде элементов, связанных химическими связями.
Когда вода бывает «тяжелой»?
Изотопы — разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковые заряд ядра и строение электронных оболочек, различающиеся по массе ядер.
Вода имеет 3 изотопных модификации:
Легкая вода (H2O) – включает в себя стабильным изотоп водорода - протий.
Тяжелая вода (D2O) – включает в себя дейтерий - стабильный изотоп водорода с атомной массой, равной 2 .
Сверхтяжелая вода (T2O) - вода, в молекулах которой атомы водорода замещены атомами трития - радиоактивного изотопа водорода.
Почему вода собирается в капли?
Молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, имеют избыток потенциальной энергии и поэтому стремятся втянуться внутрь так, что при этом на поверхности остается минимальное количество молекул. За счет этого вдоль поверхности жидкости всегда действует сила, стремящаяся сократить поверхность. Это явление получило название поверхностного натяжения жидкости.
Черная магия, или как с помощью воды зажечь свечу?
Эксперимент. На стол ставится канделябр со свечами. Заранее на каждый кончик свечи устанавливаем крошечные кусочки металлического натрия. Сеанс состоит в том, чтобы зажечь каждую из этих свечей, с помощью капли воды, вытекающей из кубика льда.
Объяснение. Щелочные металлы бурно реагируют с водой, освобождая водород,
2Na (т) + 2H 2 O (ж) = 2NaOH (ж) + H 2 (г)
который при контакте с атмосферным кислородом воспламеняется и заставляет гореть фитиль свечи:
2H 2(г) + O 2(г) → 2H 2 O (г)
Монооксид дигидрогена
Студенты Калифорнийского университета в 1990 году, распространили листовки, предупреждавшие о загрязнении воды опасным веществом — монооксидом дигидрогена.
Этот химикат используется в производстве как растворитель и охладитель, в ядерных реакторах, в производстве пестицидов. Химикат является основной составляющей кислотных дождей, способствует эрозии почвы, ускоряет коррозию и вредит большинству электроприборов, длительный контакт с химикатом в его твёрдой форме приводит к серьёзным повреждениям кожи человека, контакт с газообразной формой химиката приводит к сильным ожогам, вдыхание даже небольшого количества химиката грозит смертельным исходом, химикат развивает наркозависимость: жертвам при воздержании от потребления химиката грозит смерть в течение 168 часов.
Связи с этим, 1 апреля 1998 года член австралийского парламента объявил о начале кампании по запрещению дигидрогена монооксида на международном уровне.
И КАКОВО ЖЕ БЫЛО УДИВЛЕНИЕ ОБЩЕСТВЕННОСТИ, КОГДА ОНИ УЗНАЛИ, ЧТО МОНООКСИД ДИГИДРОГЕНА –ЭТОИ ЕСТЬ ВОДА!
