Формула воды в химии

Химическая и структурная формула воды

Химическая формула: Н₂O

Структурная формула:

Молярная масса: 18,01528 г/моль.

Альтернативные названия: оксид водорода, гидроксид водорода, гидроксильная кислота, монооксид дигидрогена, оксидан, дигидромонооксид.

В молекуле воды атом кислорода находится в состоянии sp³–гибридизации, поскольку в образовании гибридных орбиталей участвуют не только валентные электроны, но и неподеленные электронные пары. Гибридные орбитали направлены к вершинам тетраэдра:

Вследствие большой разницы электроотрицательностей кислорода и водорода связи в молекуле сильно поляризованы, и происходит смещение электрон ной плотности в сторону кислорода. Молекула воды обладает большим дипольным моментом, поскольку полярные связи расположены несимметрично.

С сильной поляризацией связи О – Н связано образование водородных связей между молекулами воды. Каждая молекула воды может образовывать до четырёх водородных связей – две из них образует атом кислорода, а еще две – атомы водорода:

Образование водородных связей определяет более высокую температуру кипения, вязкость и поверхностное натяжение воды по сравнению с гидридами аналогов (серы селена и теллура).

Изотопные модификации воды

В зависимости от типа изотопов водорода, входящих в состав молекулы, выделяют следующие изотопные модификации воды:

Название	Формула
Легкая вода (основной компонент природной воды)	H2O
Тяжёлая вода (дейтериевая)	D2O
Сверхтяжёлая вода (тритиевая)	T2O
Тритий-дейтериевая вода	TDO
Тритий-протиевая вода	THO
Дейтерий-протиевая вода	DHO

С учетом того, что у кислорода три стабильных изотопа (

16O, ¹⁷O и ¹⁸O), можно составить 18 формул молекул воды, различающихся изотопным составом. Как правило, природная вода содержит все эти разновидности молекул.

Примеры решения задач по теме «формула воды»

Не просто вода: почему её формула не Н2О?

Вода – самая известная и самая востребованная жидкость на нашей планете. Она наполняет океаны, моря и реки, является как домом для миллиардов живых существ, так и одной из важнейших составляющих курсовых, дипломов и рефератов круговоротов в природе, а также неотъемлемой частью всех живых организмов. Причина в том, что вода — важнейший растворитель, и во многом именно её особые свойства, отличающие её от других оксидов неметаллов, обуславливают её уникальность. Это относится также и к тому факту, что всем известная формула H

2O является обобщённой, но не исчерпывающей. Так почему же?

Рассмотрим саму молекулу воды. Она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, связанных ковалентной полярной связью. На внешнем электронном уровне у атома кислорода находится 6 электронов, 2 из которых занимают s-орибиталь. Кислород имеет sp³-гибридизацию атомных орбиталей, по методу валентных связей в молекуле воды каждый из неспаренных 2p-электронов кислорода взаимодействует с 1s-электроном атома водорода, образуя общие электронные пары, а две «пустые» sp³-гибридизованные орбитали, на которых находятся собственные несвязывающие электронные пары кислорода, занимают в пространстве некоторый объём. Эти гибридные орбитали кислорода, стремясь занять максимально удалённое друг от друга положение в пространстве, оказываются вытянуты к вершинам тетраэдра, а поскольку две из них связей не образуют, молекула H

2O имеет угловую форму.

Молекула воды полярна, а также может образовывать водородные связи. Благодаря их наличию вода и лёд имеют определённую структуру. Конечно, в жидкой воде о наличии какой-либо жёсткой структуры говорить не приходится: все молекулы постоянно находятся в  тепловом движении и в растворе одновременно сосуществуют и переходят друг в друга несколько разных состояний. Соседние водородные связи влияют друг на друга, и разрыв или искажение водородных связей у одной молекулы приводит к образованию других связей между соседними молекулами. Кажется, что в таком хаосе и не разобраться, но экспериментально установлено, что каждую из молекул воды одновременно окружают 3-4 других молекулы, учёные считают, что эта структура напоминает сетчатую. На рисунке изображён «ансамбль» — молекула воды в окружении своих 4 соседей, связанных водородными связями:

Этот элемент является одним из наиболее часто встречающихся в структуре воды. Образование и разрушение связей между молекулами тоже может влиять на её формулу.

Тяжёлая вода

Водород (как и кислород) имеет несколько изотопов: протий H, дейтерий D и тритий T, которые содержат, соответственно 0, 1 и 2 нейтрона.

Тритий радиоактивен, дейтерий и протий – нет, а поскольку последние два более устойчивы, то оба встречаются в жидкой воде. Правда, в природной воде оксида дейтерия D₂O и смешанного оксида HOD довольно мало – около 0,00015% ат. (т.е. на один атом D приходится около 6600 атомов Н). Оксид дейтерия получают из воды, из-за разности атомных масс, дейтрериевую воду называют тяжёлой. Она отличается по свойствам от обычной, лёгкой воды и является токсичной.

Кислород тоже имеет три стабильных изотопа, правда, без особых названий ¹⁶O, ¹⁷O и ¹⁸O. Преобладает изотоп ¹⁶O, но также встречаются и другие и концентрация их выше, чем трития и дейтерия. Таким образом, в 1 кг обычной воды может содержаться почти 3 г тяжёлой воды из изотопов кислорода и водорода:

Конечно же, это влияет на состав воды, количество изотопной воды сопоставимо с концентрацией микроэлементов в минеральной воде.

Формула Воды структурная химическая

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: H₂O

Химический состав Воды

Символ	Элемент	Атомный вес	Число атомов	Процент массы
H	Водород	1,008	2	11,2%
O	Кислород	15,999	1	88,8%

Молекулярная масса: 18,015

Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение с химической формулой H₂O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета (в малом объёме), запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом (кристаллы льда могут образовывать снег или иней), а в газообразном — водяным паром. Вода также может существовать в виде жидких кристаллов (на гидрофильных поверхностях). Составляет приблизительно около 0,05 % массы Земли.

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

Вода при нормальных условиях находится в жидком состоянии, тогда как аналогичные водородные соединения других элементов являются газами (H₂S, CH₄, HF). Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45° (104°27′). Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды обладает большим дипольным моментом (p = 1,84 Д, уступает только синильной кислоте). Каждая молекула воды образует до четырёх водородных связей — две из них образует атом кислорода и две — атомы водорода. Количество водородных связей и их разветвлённая структура определяют высокую температуру кипения воды и её удельную теплоту парообразования. Если бы не было водородных связей, вода, на основании места кислорода в таблице Менделеева и температур кипения гидридов аналогичных кислороду элементов (серы, селена, теллура), кипела бы при −80 °С, а замерзала при −100 °С.

При переходе в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, при этом объёмы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды падает, что и объясняет меньшую плотность (больший объём) воды в фазе льда. При испарении, напротив, все водородные связи рвутся. Разрыв связей требует много энергии, отчего у воды самая большая удельная теплоёмкость среди прочих жидкостей и твёрдых веществ. Для того чтобы нагреть один литр воды на один градус, требуется затратить 4,1868 кДж энергии. Благодаря этому свойству вода нередко используется как теплоноситель. Помимо большой удельной теплоёмкости, вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления (333,55 кДж/кг при 0 °C) и парообразования (2250 кДж/кг).

Все, что вам нужно знать о молекуле воды

Вода — это элемент, который нам нужен для жизни и для того, чтобы на Земле существовала жизнь такой, какой мы ее знаем сегодня. В

молекула воды Он состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, соединенных ковалентной связью. Это означает, что два атома водорода и один атом кислорода объединены благодаря тому, что они разделяют электроны между собой. Формула молекулы воды — h3O. Молекула воды обладает многими характеристиками, и именно благодаря ей существует множество процессов, которые приводят к развитию жизни.

Поэтому мы собираемся посвятить эту статью, чтобы рассказать вам все, что вам нужно знать о молекуле воды.

Анализ молекулы воды

Если мы проанализируем эту молекулу, то увидим, что угол присоединения ковалентной связи между водородом и кислородом от 104.5 градусов. Это может быть достигнуто с помощью спектроскопического и рентгеновского анализа. Среднее расстояние между атомами водорода и кислорода составляет 96.5 пм или, что то же, 9.65 • 10-8 миллиметров.

Эти расстояния нельзя сравнивать ни с чем, что может видеть человеческий глаз. Расположение электронов в молекуле воды — это то, что передает электрическую асимметрию, поскольку существует разный уровень электроотрицательности между водородом и кислородом. Мы называем электроотрицательность способность атома притягивать электроны, которые связаны ковалентной связью. Мы помним, что ковалентная связь — это связь между двумя неметаллическими атомами.

Поскольку кислород имеет большую электроотрицательность, чем водород, электроны с большей вероятностью будут ближе к атому кислорода, чем к водороду. Это потому, что электроны заряжены отрицательно. Тот факт, что электроны переходят в основном к атомам кислорода, придает атому водорода определенный положительный заряд. Этот заряд называется положительным частичным зарядом. Кислород называется отрицательным частичным зарядом.

Разница между положительными и отрицательными электронами, которые находятся рядом с обоими атомами, делает молекулу воды полярной молекулой. То есть у молекулы есть часть с отрицательным полюсом, а другая часть с положительным полюсом. Хотя вся молекула нейтральна, именно от этого полярного характера происходят все ее физико-химические и биологические свойства.

Взаимодействия между молекулами

Когда несколько молекул воды находятся очень близко друг к другу, они могут установить сцепление между атомами кислорода в молекулах по отдельности. Это потому, что кислород имеет отрицательный частичный заряд, а один из атомов водорода имеет положительный частичный заряд. Следовательно, положительная часть одной молекулы воды притягивается к отрицательной части другой молекулы воды. Такой тип взаимодействия между молекулами называется источником водорода. В этих молекулах это происходит часто, поскольку они упорядочены таким образом, что каждая молекула воды способна присоединиться к еще 4 молекулам. Такое взаимодействие происходит со льдом.

Связи между атомами водорода происходят благодаря тому, что существует атом с отрицательным частичным зарядом и водород с положительным частичным зарядом. Это делает ссылки не уникальными для воды. Эти связи взаимодействия также встречаются в азоте, фторе и водороде в других молекулах, содержащих белки и ДНК.

Посмотрим, каковы физико-химические свойства молекулы воды. Среди этих свойств и характеристик можно выделить емкость и растворитель. Нельзя забывать, что универсальным растворителем считается вода. Другой характеристикой молекулы воды является ее высокая удельная теплоемкость и теплота испарения. Он также обладает отличной когезией и адгезией, аномальной плотностью и действует как химический реагент.

Если мы воспользуемся свойствами воды, мы увидим, что она способна диспергировать в ней большое количество соединений благодаря своему полярному характеру. Как мы уже упоминали ранее, хотя вся молекула нейтральна, тот факт, что у нее есть положительная и отрицательная части, — это то, что Он придает физико-химические свойства, ради которых вода так необходима для жизни. Таким образом, он работает с солями и другими ионными веществами, в которых молекула воды ориентирует свои полюса. Эта ориентация полюсов задается как функция зарядов двух ионов, при этом отрицательный полюс находится с одной стороны, а положительный — с другой. Например, с полярными веществами, такими как этанол, вода действует аналогичным образом. Он противопоставляет один полюс другому с противоположным знаком вещества.

Свойства молекулы воды

Молекула воды имеет высокую удельную теплоемкость. Эта удельная теплоемкость — не что иное, как количество тепла, которое необходимо подать на грамм воды, чтобы можно было повысить ее температуру на один градус. С другой стороны, у нас есть теплота испарения. Это количество пара, которое необходимо нанести на грамм жидкости, чтобы он превратился в грамм пара. Мы знаем, что молекула воды имеет высокую удельную теплоемкость и парообразование благодаря связям, соединяющим атомы водорода. То есть, чтобы поднять температуру воды на один градус, все молекулы должны усилить свои колебания. Для этого они разрывают водородные связи, так что они могут передать грамм жидкой воды на грамм водяного пара.

Тот факт, что он имеет высокое значение теплоты испарения, связан с его способностью проходить. Еще одна характеристика молекулы воды — это сплоченность. Вопрос в тенденции к объединению двух молекул. Опять же, благодаря водородным связям молекулы воды, когезия высока. Присоединение тенденция двух разных молекул связываться друг с другом. Это обеспечивает высокую адгезию молекулы воды к ионным и полярным соединениям. Это приложение, которое происходит, когда вода прилипает к разным поверхностям.

Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о молекуле воды.

Ionic Compounds: Formulas and Nomenclature

3.5: Ионные соединения: Формулы и номенклатура

Элемент, состоящий из атомов, которые легко теряют электроны (металл), может взаимодействовать с элементом, состоящим из атомов, которые легко получают электроны (неметаллические) для получения ионов посредством полной передачи электрона. Соединение, образованное этим переносом, стабилизируется электростатические притяжения (ионные связи) между противоположно заряженными ионами.

Перемещаясь от крайнего правого к левому краю периодического стола, неметаллические элементы часто получают электроны, образующие анионы с тем же количеством электронов, что и атом следующего благородного газа в периодической таблице, а отрицательный заряд равен количеству групп, перемещенных из благородных газов. То есть атомы группы 17 получают один электрон и образуют анионы с зарядом 1− атомы группы 16 получают два электрона и образуют ионы с зарядом 2&minus и так далее. Например, нейтральный атом кислорода с 8 протонами и 8 электронами легко получает два электрона. Это приводит к аниону с 8 протонами, 10 электронами и зарядкой 2 и является символов O2^. Анион O² имеет такое же количество электронов, как и следующий благородный газ – неон. Название анионов — название неметаллического элемента с его концовкой, замененного суффиксом -ide, поэтому O2^— называется оксидом.

Переходные металлы и некоторые другие металлы часто имеют переменные заряды, которые не предсказуемы по своему расположению в таблице. Например, медь может образовывать ионы с зарядкой 1+ или 2+, а железо может образовывать ионы с зарядкой 2+ или 3+.

В каждом ионном соединении общее количество положительных зарядов катионов равно общему количеству отрицательных зарядов анионов. Таким образом, ионные соединения электрически нейтральны, даже если они содержат положительные и отрицательные ионы. Формула ионного соединения должна иметь отношение ионов таким образом, чтобы количество положительных и отрицательных зарядов было одинаковым.

Например, если вещество содержит алюминий и кислород в форме Al3⁺ и O2^, формула вещества будет Al2O_{3. Два ионов алюминия, каждый с зарядкой 3+, дадут нам шесть положительных зарядов, а три иона оксида, каждый с зарядкой 2-, дадут нам шесть отрицательных зарядов. Таким образом, соединение будет электрически нейтральным, с таким же количеством положительных и отрицательных зарядов.}

Многие ионные соединения содержат полиатомные ионы как катион, анион или и то, и другое. Полиатомные ионы — это группа связанных атомов, которые выступают в качестве дискретных единиц, несущих общий заряд. Как и в случае простых ионных соединений, эти соединения также должны быть электрически нейтральными, поэтому их формулы можно предсказать, обрабатывая полиатомные ионы как дискретные единицы. Скобки используются в формуле для обозначения полиатомных ионов, которые ведут себя как единичная единица. Например, формула для фосфата кальция, одного из минералов в костях, — CA₃(PO₄)₂. В состав входит полиатомный ион PO4₃^, состоящий из одного атома фосфора и четырех атомов кислорода и имеющий общий заряд 3-. Эта формула показывает, что на ^{каждые две _{группы PO43 (всего шесть положительных зарядов) приходится три иона Ca2+ (всего шесть отрицательных зарядов). Соединение электрически нейтрально, и его формула показывает общее количество трех атомов Ca, двух P и восьми O.}}

Ионные соединения представлены формулой, указывающей относительное количество составляющих их ионов. Для соединений, содержащих только одноатомные ионы (например, NaCl) и для многих соединений, содержащих полиатомные ионы (например, CaSO₄), эти формулы являются лишь эмпирическими формулами. Однако формулы для некоторых ионных соединений, содержащих полиатомные ионы, не являются эмпирическими формулами. Например, ионное соединение оксалата натрия состоит из ^{_{ионов Na+ и C2O42-, Объединенных в соотношении 2:1, и его формула написана как Na2C2O4.}}  

Номенклатура ионных соединений

Название бинарного соединения, содержащего моноатомные ионы, состоит из названия катиона (названия металла), за которым следует название аниона (название неметаллического элемента с его концовкой, замененного суффиксом -ide). Например, название Na2O _{— оксид натрия.}

Соединения, содержащие полиатомные ионы, также называются аналогично соединениям, содержащим только моноатомные ионы, т.е. путем присвоения имени сначала катиону, а затем иону. Например, название CaSO₄ — сульфат кальция.

Большинство переходных металлов и некоторые металлы основной группы могут образовывать две или более катионов с разными зарядами. Соединения этих металлов с неметаллами названы тем же методом, что и бинарные соединения, за исключением того, что заряд иона металла указан римской цифрой в скобках после названия металла.  

Заряд металлического иона определяется по формуле соединения и заряда аниона. Например, в бинарном ионном соединении из железа и хлора железо обычно имеет заряд 2+ или 3+, а две соответствующие смеси — FeCl₂ и FeCl₃. В таких случаях заряд металлического иона включается в качестве римского числа в скобках сразу после названия металла. Таким образом, эти два соединения называются хлоридом железа(II) и хлоридом железа(III) соответственно.  

Ионные соединения, содержащие молекулы воды в качестве интегральных компонентов их кристаллов, называются гидратами. Название ионного гидрата определяется добавлением термина к названию безводного (то есть, “не гидратированное”) соединения, который указывает количество молекул воды, связанных с каждой формульной единицей соединения. Добавленное слово начинается с греческого префикса, обозначающего количество молекул воды, и заканчивается “гидратом”. Например, сульфат меди(II) безводного соединения также существует как гидрат, содержащий пять молекул воды и называемый пентагидрат сульфата меди(II) (пента = 5). Стиральная сода — это общее название гидрата карбоната натрия, содержащего десять молекул воды; систематическое название — декагидрат карбоната натрия (дека = 10).

Формулы для ионных гидратов записываются путем добавления вертикально центрированной точки, коэффициента, представляющего количество молекул воды, и формулы для воды. Например, пентагидрат сульфата меди(II) записан как CuSO₄∙5H₂О.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 2.6: Молекулярные и ионные соединения и Openstax, Химия 2е изд., раздел 2.7: Химическая номенклатура.

Формула воды — Справочник химика 21

    Графическую формулу воды можно записать в следующих видах  [c.89]

    Химические формулы, указывающие истинное число атомов в молекуле, называют молекулярными формулами. Если химическая формула указывает только относительное соотношение атомов в молекуле, то ее называют эмпирической или простейшей. Она отображает вид атомов, входящих в состав молекулы, и числовые соотношения между ними, например СН. При написании формул часто указывают последовательность взаимного расположения атомов в молекуле. Такие формулы называют графическими. Например, формулы. воды, пероксида водорода, метана и т. д. можно изображать так  [c.11]

    Графическую формулу воды можно представить, например, таким образом Н—О—Н. [c.381]

    На рис. 1 изображены формулы воды (модели молекулы). Расположите формулы (модели) в порядке повышения их информативной емкости. [c.20]

    Второй вариант структурной формулы воды учитывает тот факт, что молекула воды не линейна две связи Н—О образуют угол 105° друг с другом. [c.21]

    Формула воды в электронном виде с указанием места локализации зарядов в молекуле. [c.54]

    Написать структурную формулу воды и объяснить, почему молекула воды обладает дипольным моментом. [c.163]

    Из формулы воды видно, что [c.97]

    Получается, что /=2=01 2. Однако неизвестны реакции, в которых х>2 и у>2. Следовательно, х=у=2, и формула воды запишется так НаО. Прямое доказательство числа атомов в молекуле можно получить из данных по теплоемкости газов (гл. 2). [c.13]

    Цифры, написанные ниже строки, указывают в каком соотношении связаны атомы различных элементов в данном соединении. Например, в химической формуле воды, Н2О, цифра 2 показывает, что в этой молекуле имеются два атома водорода. Заметим, что, хотя в молекуле воды присутствует один атом кислорода, цифра 1 не пишется. [c.42]

    Учитывая, что для водорода известны изотопы Н(О) и Н(Т), а для кислорода О, Ю и выписать все возможные формулы воды (18 формул). Указать среди них самую легкую и самую тяжелую воду, подсчитать их молекулярные веса. [c.30]

    Формулу воды для удобства записываем так НОН. [c.118]

    При составлении уравнений реакций пользуйтесь следующими правилами следует уравнять числа атомов, определяющих название иона (хром, цинк, бор, фосфор и т.д.), в правой части уравнения написать формулу воды, подсчитать число атомов кислорода в обеих частях уравнения и, если слева имеется избыток атомов кислорода, перед знаком равенства прибавить ионы водорода, а если недостаток — прибавить гидроксид-ионы и уравнять числа атомов кислорода и водорода по обе стороны знака равенства. Какие уравнения не составляются при помощи этого алгоритма  [c.225]

    Подбираем коэффициент перед формулой воды  [c.95]

    Рассчитываем количество вещества атомного кислорода П1(0), который соединится с водородом, образуя воду, и количество вещества атомного кислорода Пг(0), который соединится с углеродом при образовании СОг- Из формулы воды следует  [c.194]

    Сильные акцепторные свойства ионов Н+ приводят к тому, что в водных растворах протоны в свободном состоянии практически не существуют. Поэтому в уравнении диссоциации кислоты записывают формулу воды, которая присоединяет ионы Н+, например НС1 + Н20 = Нз0++ l- [c.155]

    Истинная структурная формула воды следующая li M. 5, гл. Ш)  [c.381]

    В большинстве неорганических соединений сущест вует ионная (или условно принимаемая за ионную) связь между элементами, основанная на притяжении разноименных электрических зарядов. Одноименно заряженные элементарные ионы не могут быть связаны между собой. Все валентности должны быть полностью взаимо насы-ш,еиы. Каждая единица валентной связи обозначается черточкой между символами связанных между собой ионов. Структурные формулы являются в некоторых отношениях условными и, как правило, не отражают реальной геометрии молекул. Например, структурная формула воды обычно пин1ется Н —О—Н, но современная наука нашла угол между направлениями валентных связей между ионами кислорода и водорода (ок. 105 ), обусловленный полярностью молекул воды. Поэтому графическое начертание структурных формул может быть различным, но должно удовлетворять требованиям симметрии и удобства, а также основному требованию—чередованию положительных и отрицательных Зарядов. Приводим примеры составления структурных формул окислов, оснований, кислот и солей. [c.41]

    В последнюю очередь подставляем коэффициент перед формулой воды  [c.92]

    На основании формулы воды записываем  [c.262]

    Расчеты по химическим формулам. Формула химического вещества показывает его стехиометрический состав. Например, формула воды НаО показывает, что 1 моль этого вещества образован из 2. моль атомного водорода и 1 моль атомного кислорода, или и(Н) 2 п (Н,0) 1 п (Н,0) 1 п(0) 1 й(Н) 2 п(0) I  [c.9]

    Теперь остается только записать, сколько атомов каждого вида в молекуле данного соединения, и получится его формула. Например, молекула воды содержит два атома водорода (Н) и один атом кислорода (О). Поэтому формулу воды можно написать так Н2О1. Обычно, когда в молекуле есть только один атом того или иного вида, цифру 1 не пишут. Поэтому формулу воды записывают так Н2 О. Заметьте, что цифры пишут маленькие и ставят их немного ниже строки. Такие цифры называются индексами. [c.14]

    Выявление коэффициента перед формулой поды в правой части уравнения производится солоставлеикем чисел атомов водорода и кислорода в левой и правой частях схемы. Очевидно, что перед формулой воды требуется поставить коэф(1лн1иент 6. В окончательном виде получим следующее уравиение  [c.59]

    Подставляем полученные коэффициенты в схему реакции зс + 4HNOз —> ЗС02 + N0 + НгО Подбираем коэффициент перед формулой воды  [c.88]

---

Формула — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Формула — вода

Cтраница 1

Формула воды Н2О ( читается: аш два о) показывает, что молекула воды состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода и весит поэтому 18 условных единиц.  [2]

Формула воды М20 означает, что в состав молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода.  [3]

Формула воды — Н20 — была предложена в 1805 г. А. В связи с тем, что водород имеет 3 изотопа, а кислород 5 — может существовать 36 видов изотопной воды. Так как в молекуле воды имеется асси-метричное распределение электронных зарядов, она является диполем с высоким дипольным моментом, равным 1 87 дебая. Благодаря этому свойству она является универсальным растворителем.  [4]

Формулу воды для удобства записываем так: НОН.  [5]

Знакомая всем формула воды — Н20 — стала известна только в 1805 г. благодаря открытию А. И до 30 — х годов нашего столетия такое представление прочно утвердилось в химии и физике. Осборном было обнаружено химическое соединение, характеризовавшееся той же формулой, что и вода, но имевшее больший на 2 единицы молекулярный вес.  [6]

Коэффициент перед формулой воды находят методом подбора, подсчитав число атомов водорода в правой и левой частях.  [7]

Коэффициент перед формулой воды находим методом подбора.  [8]

Но коэффициент перед формулой воды относится не только к кислороду, но и к водороду. Значит, теперь в левой части выражения два атома водорода, а в правой — четыре.  [9]

Но коэффициент перед формулой воды относится не только к кислороду, но и к водороду. Значит, теперь в левой части выражения два атома водорода, а в правой — четыре.  [10]

Выявление коэффициента перед формулой воды в правой части уравнения производится сопоставлением чисел атомов водорода и кислорода в левой и правой частях схемы.  [11]

Чтобы уравнять число атомов водорода и кислорода, поставим перед формулой воды двойку.  [12]

Формула III содержит группу О — Н, как это имеет место в формуле воды ( Н — О — Н), тогда как формула IV в этом отношении на формулу воды не похожа.  [13]

Формула III содержит группу О — Н, как это имеет место в формуле воды ( Н — О — Н), тогда как формула IV в этом отношении на формулу воды не похожа.  [14]

Еще в 1846 г. Лоран заметил, что формулы спирта и эфира можно вывести из формулы воды [ 130, стр.  [15]

Страницы:      1    2    3

h3O — OVO

h3O — химическая формула воды. Это означает, что каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода, обозначенных буквой H, и одного атома кислорода, обозначенного буквой O. Вода — это химическое вещество без запаха, вкуса и цвета. Как и все химические вещества, он может существовать в трех различных состояниях: твердом, жидком или газообразном. При температуре ниже нуля градусов по Цельсию вода замерзает и называется льдом. При температуре выше нуля градусов происходит явление, называемое термоядерным синтезом, в результате которого лед превращается в жидкую воду.При гораздо более высоких температурах вода закипает и превращается из жидкости в газ: водяной пар. Точная температура, при которой вода закипает, меняется в зависимости от высоты. На уровне моря температура кипения составляет 100 градусов по Цельсию, но температура, необходимая для доведения воды до кипения, падает с увеличением высоты. На пике Эвереста температура кипения составляла всего 68 градусов по Цельсию.

Плотность воды изменяется в разных состояниях. Например, такой же объем воды легче твердого вещества, чем жидкости.Вот почему лед плавает по воде. Многие вещества, включая соли, сахара и кислоты, растворяются при погружении в жидкую воду. Это потому, что вода в целом является хорошим растворителем. Вещества, не тающие в воде, включают масла и жиры. Вода широко распространена во Вселенной. Межзвездные облака богаты водяным паром. Лед присутствует на многих небесных телах, включая Марс и спутники Юпитера и Сатурна. Кометы также в основном состоят из льда. Однако вода в жидком состоянии в изобилии доступна только на Земле.На нашей планете примерно одна тысяча миллиардов тонн воды, что составляет примерно 71% земного шара. Взятые вместе, формы воды на Земле называются гидросферой. 97% гидросферы состоит из жидкой соленой воды морей и океанов. Лед составляет 2%. Только 1% — это пресная вода.

Вода — главный компонент всех известных форм жизни. Около 70% человеческого тела состоит из воды. У других животных, например медуз, содержание воды может превышать 95%. Вода также играет важную роль в человеческих технологиях: каждый год промышленные процессы потребляют огромное количество воды.Перенаселение превратило воду во все более ценный товар. Управление водными ресурсами планеты считается одной из главных задач, стоящих перед человечеством в ближайшие десятилетия.

Структура и схема молекулы воды | Из чего состоит молекула воды? — Видео и стенограмма урока

Вода — это молекула?

Вода — еще один пример молекулы. Вода состоит из трех атомов, атома кислорода и двух атомов водорода, и, таким образом, является одновременно молекулой и соединением.Химическая формула — это сокращение, которое показывает, какие атомы находятся в молекуле и в каком количестве. Например, химическая формула воды — h3O. Это означает, что вода имеет два атома водорода и один атом кислорода. Точно так же химическая формула перекиси водорода h3O2, что означает наличие двух атомов кислорода и двух атомов водорода.

Схема молекул пероксида водорода и воды

Пероксид водорода и вода подобны. Оба состоят из кислорода и водорода. Однако перекись водорода имеет два атома кислорода и два атома водорода, тогда как вода имеет один атом кислорода и два атома водорода.Это придает молекулам разные свойства.

Схема для воды следующая:

Вода состоит из атома кислорода и двух атомов водорода

Диаграмма для перекиси водорода следующая:

Химическая структура перекиси водорода

На изображениях атом кислорода показан красным цветом, а атомы водорода — белым.

Определение молекулы воды

Молекула воды содержит два атома водорода, каждый из которых имеет общий электрон с кислородом, образующий ковалентные связи. Ковалентные связи возникают, когда атомы делятся электронами вместо того, чтобы отдавать их.

Из чего состоит молекула воды?

Молекулы воды всегда имеют одинаковую структуру, независимо от того, откуда они взяты. В молекуле воды всегда есть один атом кислорода, связанный с двумя атомами водорода в изогнутой геометрии.

Молекулярная полярность

Вода — полярная молекула. Полярные молекулы имеют полный или частичный заряд. Вода полярна из-за неравномерного распределения электронов между кислородом и водородом. Это создает частичный заряд, называемый диполем. Кислород более электроотрицателен, чем водород. Таким образом, в ковалентной связи кислород притягивает электроны ближе к своему ядру. Это придает кислороду частичный отрицательный заряд, а водороду — частичный положительный заряд, поскольку электроны имеют отрицательный заряд. Это позволяет воде легко взаимодействовать с другими заряженными молекулами.Эти молекулы, которые хорошо взаимодействуют с водой, называются гидрофильными молекулами. Термин «гидрофильный» буквально означает «любящий воду». Полярные молекулы, как вода, гидрофильны.

Структура молекулы воды

Молекулы воды имеют изогнутую структуру. Связь между водородом и кислородом составляет 105, что немного меньше идеализированного угла 109,5 градуса для sp3-гибридизированных орбиталей. Молекулярная геометрия воды тетраэдрическая из-за неподеленных пар кислорода.

Строение молекулы воды

Атомная структура воды

Есть несколько физических и химических свойств воды, которые обусловлены ее структурой, в том числе:

• Водородная связь
• Адгезия
• Сплоченность
• Плотность изменяется в твердом состоянии
• Высокая удельная теплоемкость
• Универсальный растворитель

Вода — это уникальная молекула, которая необходима для жизни, какой мы ее знаем.Причина многих свойств воды связана с водородными связями. Водородная связь возникает, когда отрицательные диполи атома кислорода в воде притягиваются к другим зарядам или диполям других молекул, включая другие молекулы воды. Когда молекулы воды образуют водородную связь с другими молекулами, этот процесс называется адгезией. Это создает высокое поверхностное натяжение воды. Вода также образует с собой водородные связи, называемые когезией. Из-за водородной связи воды с самой собой вода фактически образует кристаллическое твердое вещество при замораживании, которое менее плотно, чем в жидком состоянии.Вот почему лед плавает в воде и допускает множество движений воды, поддерживающих жизнь. Замерзшая вода всплывает на поверхность водоема, оставляя под собой жидкую воду для поддержания жизни. Вода также имеет чрезвычайно высокую удельную теплоемкость. Это означает, что он может поглощать много энергии без изменения фаз. Это позволяет озерам оставаться жидкими в течение дня, несмотря на то, что они поглощают много солнечной энергии. При более низкой удельной температуре вода будет кипеть днем, и водная жизнь будет невозможна.Воду также называют универсальным растворителем. Это означает, что вода способна растворять большое количество полярных растворенных веществ. Это позволяет воде поддерживать жизнь.

Краткое содержание урока

Молекулы состоят из атомов, связанных между собой ионными или ковалентными связями. Вода является примером молекулы и состоит из атома кислорода, связанного с двумя атомами водорода полярными ковалентными связями. Вода имеет изогнутую форму из-за углов, под которыми атомы водорода образуют связи с атомами кислорода из-за пространства, необходимого для несвязанных электронов. Полярные молекулы — это те, которые имеют частичный или полный заряд. Частичные заряды называются диполями и возникают из-за неравномерного распределения электронов в полярной ковалентной связи. В воде кислород более электроотрицателен, чем водород, и поэтому имеет отрицательный диполь. Атомы водорода имеют положительный диполь. Диполи на воде обеспечивают водородные связи , где сильные диполи на водороде и кислороде позволяют взаимодействовать с другими молекулами воды. Положительные диполи на водороде из-за электроотрицательности кислорода позволяют взаимодействовать с другими отрицательными диполями, в том числе с другими молекулами воды.Водородная связь придает воде множество уникальных свойств, включая когезию и адгезию.

Поскольку вода полярна, только другие полярные молекулы могут растворяться в воде. Молекулы должны быть заряжены или иметь собственные диполи, чтобы взаимодействовать с водой и считаться гидрофильными.

(a) Структурная формула молекулы воды на плоскости, (b) Вода — это …

Контекст 1

… имеет несколько свойств, например, не имеет вкуса, запаха и в небольших количествах кажется бесцветным. .Кроме того, температура кипения воды составляет 99,97 ° C ≈ 100 ° C, температура плавления составляет 0 ° C, при плотности 999,97 кг / м³ и молярной массе 18,01528 г / моль. Химическая структура воды в различных формулах представлена ​​на рис. 4: рис. 4 (a) показывает структурную формулу молекулы воды на плоскости, рис. 4 (b) показывает, что вода представляет собой молекулу V-образной формы с углом между атомами, равным 104,5 градуса, рис. 4 (c ) описывает ковалентную связь воды с использованием символов точек Льюиса, фиг.4 (d) отображает структуру жидкой воды; где электростатические аттракционы (пунктир…

Контекст 2

… химическая структура воды в различных формулах представлена ​​на рис. 4: рис. 4 (a) показывает структурную формулу молекулы воды на плоскости, рис. 4 (b) показывает, что вода представляет собой молекулу V-образной формы с углом между атомами, равным 104,5 градуса, рис. 4 (c ) описывает ковалентную связь воды с использованием символов точек Льюиса, фиг.4 (d) отображает структуру жидкой воды; где электростатическое притяжение (пунктирные линии) удерживало молекулы воды вместе за счет частично отрицательного заряда атома кислорода с частично положительным зарядом атомов водорода на соседних молекулах….

Контекст 3

… химическая структура воды в ее различных формулах представлена ​​на рис. 4: рис. 4 (a) показывает структурную формулу молекулы воды на плоскости, рис. 4 (b) показывает, что вода представляет собой молекулу V-образной формы с углом между атомами, равным 104,5 градуса, рис. 4 (c ) описывает ковалентную связь воды с использованием символов точек Льюиса, фиг.4 (d) отображает структуру жидкой воды; где электростатическое притяжение (пунктирные линии) удерживало молекулы воды вместе за счет частично отрицательного заряда атома кислорода с частично положительным зарядом атомов водорода на соседних молекулах….

Контекст 4

… химическая структура воды в различных формулах представлена ​​на рис. 4: рис. 4 (a) показывает структурную формулу молекулы воды на плоскости, рис. 4 (b) показывает, что вода представляет собой молекулу V-образной формы с углом между атомами, равным 104,5 градуса, рис. 4 (c ) описывает ковалентную связь воды с использованием символов точек Льюиса, фиг.4 (d) отображает структуру жидкой воды; где электростатическое притяжение (пунктирные линии) удерживало молекулы воды вместе за счет частично отрицательного заряда атома кислорода с частично положительным зарядом атомов водорода на соседних молекулах….

Контекст 5

… химическая структура воды в ее различных формулах представлена ​​на рис. 4: рис. 4 (a) показывает структурную формулу молекулы воды на плоскости, рис. 4 (b) показывает, что вода представляет собой молекулу V-образной формы с углом между атомами, равным 104,5 градуса, рис. 4 (c ) описывает ковалентную связь воды с использованием символов точек Льюиса, фиг.4 (d) отображает структуру жидкой воды; где электростатическое притяжение (пунктирные линии) удерживало молекулы воды вместе за счет частично отрицательного заряда атома кислорода с частично положительным зарядом атомов водорода на соседних молекулах….

Контекст 6

… вода не имеет одной фиксированной структуры, потому что связи между молекулами воды постоянно нарушаются и реструктурируются. На рис.4 (е) показана модель жидкой воды, заполняющая пространство. …

Ученые открыли новый способ получения воды

На знакомой школьной демонстрации химии инструктор сначала использует электричество для разделения жидкой воды на составляющие газы, водород и кислород. Затем, комбинируя два газа и зажигая их искрой, инструктор с громким хлопком превращает газы обратно в воду.

Ученые из Университета Иллинойса открыли новый способ получения воды, причем без хлопка. Они могут не только производить воду из маловероятных исходных материалов, таких как спирты, их работа также может привести к созданию лучших катализаторов и менее дорогих топливных элементов.

«Мы обнаружили, что нетрадиционные гидриды металлов можно использовать для химического процесса, называемого восстановлением кислорода, который является неотъемлемой частью процесса производства воды», — сказал Захария Хайден, докторант и ведущий автор статьи, принятой для публикации в Журнал Американского химического общества .

Молекула воды (официально известная как монооксид дигидрогена) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Но нельзя просто взять два атома водорода и наклеить их на атом кислорода. Фактическая реакция образования воды немного сложнее: 2h3 + O2 = 2h3O + Energy.

На английском языке уравнение гласит: Чтобы получить две молекулы воды (h3O), две молекулы двухатомного водорода (h3) должны быть объединены с одной молекулой двухатомного кислорода (O2). Энергия будет высвобождена в процессе.

«Эта реакция (2h3 + O2 = 2h3O + энергия) известна уже два столетия, но до сих пор никто не заставил ее работать в гомогенном растворе», — сказал Томас Раухфус, профессор химии и автор статьи.

Хорошо известная реакция также описывает то, что происходит внутри водородного топливного элемента.

В типичном топливном элементе двухатомный газообразный водород входит с одной стороны элемента, а двухатомный кислород — с другой стороны. Молекулы водорода теряют свои электроны и становятся положительно заряженными в результате процесса, называемого окислением, в то время как молекулы кислорода получают четыре электрона и становятся отрицательно заряженными в результате процесса, называемого восстановлением.Отрицательно заряженные ионы кислорода объединяются с положительно заряженными ионами водорода, образуя воду и выделяя электрическую энергию.

«Трудная сторона» топливного элемента — это реакция восстановления кислорода, а не реакция окисления водорода, — сказал Раухфусс. «Однако мы обнаружили, что новые катализаторы восстановления кислорода могут также привести к новым химическим средствам окисления водорода».

Раухфус и Хайден недавно исследовали относительно новое поколение катализаторов гидрирования с переносом для использования в качестве нетрадиционных гидридов металлов для восстановления кислорода.

В своей статье JACS исследователи сосредотачиваются исключительно на окислительной способности катализаторов гидрогенизации переноса на основе иридия в гомогенном неводном растворе. Они обнаружили, что комплекс иридия влияет как на окисление спиртов, так и на восстановление кислорода.

«Большинство соединений реагируют либо с водородом, либо с кислородом, но этот катализатор реагирует с обоими», — сказал Хайден. «Он реагирует с водородом с образованием гидрида, а затем реагирует с кислородом с образованием воды; и делает это в гомогенном неводном растворителе.”

Новые катализаторы могут привести в конечном итоге к разработке более эффективных водородных топливных элементов, что существенно снизит их стоимость, сказал Хайден.

Источник: Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн.

---

Повышение активности каталитических поверхностей для обезуглероживания топлива и химикатов

---

Ссылка : Ученые открыли новый способ получения воды (31 октября 2007 г.) получено 24 октября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2007-10-science.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Знания о воде — BWT

Кто открыл воду?

Химик Генри Кавендиш (1731 — 1810) открыл состав воды, когда он экспериментировал с водородом и кислородом и смешал эти элементы вместе, чтобы создать взрыв (кислородно-водородный эффект).В 1811 году итальянский врач Амедео Авогадро наконец нашел формулу h3O для воды.

Хотя вода имеет простую молекулярную структуру, тем не менее, она обладает уникальными физическими свойствами. Это единственный элемент, который существует на нашей планете в твердом, жидком и газообразном агрегатном состоянии. Именно эти особые свойства делают воду такой завораживающей и важной для всех существ. Вода в 775 раз превышает плотность воздуха. Этот факт вызывает эффект «плавучести», который позволяет нам — и большинству млекопитающих — плавать.

Многие вещества расширяются при нагревании и в то же время уменьшают свою плотность; наоборот, они увеличивают свою плотность при охлаждении. Когда жидкость охлаждается, более холодная часть опускается на дно. В процессе замерзания воды все наоборот. Вода достигает максимальной плотности при 4 градусах Цельсия, что составляет ровно 0,999973 кг / л. Лед весит 0,91 кг / л — поэтому айсберги плавают. Это также объясняет, почему бутылки с замороженной водой взрываются и почему рыба может выжить в замерзшем озере.Они живут на дне, где вода наиболее тяжелая, так как температура там примерно 4 градуса по Цельсию.

Вода — очень плохой проводник тепла. Это свойство имеет огромное значение для глобального климата. Вода может накапливать много тепла, которое затем снова выделяется в холодное время года. Однако в теплое время года он предотвращает чрезмерное нагревание. Таким образом, вода смягчает разницу температур.

При испарении одного кубического сантиметра воды (при прибл.100 градусов Цельсия), его объем расширяется до 1243 кубических сантиметров (давление пара) — процесс, который лег в основу конструкции паровой машины; эта машина в конечном итоге привела к промышленной революции.

Физические и химические свойства воды делают ее универсальным растворителем и транспортным средством, которое интегрировано во все природные циклы, как микро-, так и макроскопические. Например, без воды не было бы циркуляции азота или фосфора — обоих основных элементов в биосфере — поскольку нет возможности для переноса соответствующих ионов.

Вода может растворять соли и кормить ими растения в растворенном виде. Затем растения используют эти ионы в качестве питательных веществ и выделяют в атмосферу воду, в которой они не нуждаются для метаболизма азота. Этот малый круговорот воды так же важен, как и большой — без него и, следовательно, без воды не было бы жизни.

Вода — молекула, формула, структура, свойства

Что такое молекула воды?

Молекула воды , химическая формула H ₂ O , состоящая из атомов кислорода и водорода, существующая в нашей земной среде в кристаллической твердой, жидкой или газообразной форме.Это безвкусная бесцветная жидкость с V-образной структурой. Вода — это незаменимая жидкость, способная растворять многие неорганические и органические соединения или химические элементы. Жидкое и твердое состояния воды возникают из-за наличия водородных связей. Молекулярная масса H ₂ O составляет 18 г · моль ^-1 с температурой плавления 0 ° C и температурой кипения 100 ° C. Вода имеет амфипротическое вещество и действует как кислота или основание.

Значение воды в жизни человека

Вода очень важна для жизни человека или живого организма.Это составляет большую часть веса нашего тела. В нем задействована основная биологическая функция нашего тела. Каждая часть нашего тела использует воду для регулирования температуры тела. Это помогает вымывать отходы из нашего тела и контролировать работу человеческого мозга.

Доступность гигиенически безопасной и чистой питьевой воды для домашнего использования является большой проблемой во всем мире. Поэтому мы использовали множество техник для его консервации. Удаление сточных вод, промышленные отходы, серная кислота, азотная кислота, удобрения, инсектициды и моющие средства являются основными загрязнителями, вызывающими загрязнение воды в окружающей среде

Строение молекулы воды

Электронная конфигурация валентной оболочки центрального атома кислорода в молекуле воды равна 2s ² 2p _x ² 2p _y ¹ 2p _z ¹ .Все эти четыре атомных орбитали гибридизуются с образованием четырех эквивалентных тетраэдрических гибридных орбиталей sp ³ . Две из этих четырех гибридизированных орбиталей содержат однократно занятые электроны. Эти две орбитали перекрываются с двумя 1s-орбитали атома водорода, образуя две ковалентные связи. Остальные две орбитали содержат две электронные пары. Из-за наличия электронных пар на центральном атоме H ₂ O представляет собой молекулу v-образной формы с валентным углом H-O-H 105,5 °.

Свойства воды

• H ₂ Молекулы O полярны.
• Универсальный растворитель. Он расщепляет большинство полярных и ионных веществ.
• Теплоемкость воды очень высокая. Для повышения температуры на один градус требуется большое количество энергии.
• Жидкий H ₂ Молекулы O плотнее льда, потому что кристаллы льда содержат огромное пустое пространство.
• Обладает когезионными и адгезионными свойствами. Связующие свойства воды, отвечающие за поверхностное натяжение.

Физические свойства

Небольшое количество воды кажется бесцветным.Большое количество молекул представляет собой жидкость синего цвета из-за атомарного поглощения красного света. Он появляется в двух формах: твердый и мягкий. В настоящее время жесткость или мягкость воды и уровень pH меняются из-за образования кислотных дождей и растворения материалов. Это вредное воздействие на биологические системы растений и животных.

Свойства воды

Молекулярная формула	H 2 O
Молярная масса	18 г моль -1
Температура плавления	0.00 ° C или 32,00 ° F или 273,15 K
Температура кипения	99,98 ° C или 211,96 ° F или 373,13 K
Плотность (г / мл)	Жидкость	Цельный
	При 0 ° C: 0,9998396 При 0 ° C: 0,9970474	При 0 ° C: 0,9167
Кислотно-основная пара конъюгата	Кислота	База
	ион гидроксония (H 3 O + )	гидроксид-ион (OH —)
Теплоемкость	75.385 ± 0,05 Дж моль -1 K -1
Кристаллическая структура	шестиугольник
Дипольный момент	1.8546 Д

Полярность H

₂ Молекула O

Электроотрицательность и сродство к электрону у кислорода намного больше, чем у водорода. Следовательно, электрическая поляризация возникает из-за получения частичного положительного заряда на водороде и частичного отрицательного заряда на атоме кислорода.Полярность молекулы H ₂ O определяется двумя фактами, такими как дипольный момент из-за разницы в электроотрицательности кислород-водород и наличие двухэлектронных пар в центральном атоме кислорода с v-образной структурой.

Электропроводность чистой воды

Чистый раствор не является хорошим проводником электричества. Он слегка диссоциирует и ведет себя как слабый электролит. Удельная проводимость чистой воды при 25 ° C составляет 0,58 × 10-7 Ом ^-1 см ^-1 .

Структура льда

Кристаллическая структура льда представляет собой различные типы сложных структур в химии. Молекула льда образовала девять сложных кристаллических решеток, созданных в соответствии с различными диапазонами температуры и давления. В обычных формах он замерзает при 0 ° C и давлении 1 атм с гексагональной гексагональной структурой. В этой структуре каждая единица H ₂ O окружена тетраэдрически атомами кислорода четырех других молекул H ₂ O через водородные связи, протянутые по всей структуре.

Что происходит, когда лед тает в воду?

В кристаллах льда есть огромные пустоты. У каждого атома кислорода есть два ближних и два дальних соседа. При очень низкой плотности и очень низкой температуре около -120 ° C наблюдается кубическая кристаллическая решетка льда. Экспериментальная нулевая энтропия льда составляет 3,4 джоуль моль ^-1 .

Когда количество молекул H ₂ O сводится вместе, положительный конец одного диполя атакует отрицательный конец другого диполя.Следовательно, молекулы H ₂ O связаны вместе с образованием кластера (H ₂ O) _n . В газовой фазе молекулы воды такая водородная связь или ассоциация не обнаружена.

Кислота и основание в H

₂ Раствор O

Протоны соединяются с молекулой воды с образованием H ₃ O ⁺ или ионов гидроксония. Процесс кислотно-щелочной нейтрализации в воде включает диффузию протона к основанию. Реакция химического равновесия H ₂ O записывается как H ₂ O → H ⁺ + OH ^— .

Ионный продукт, k _w = k [H ₂ O] = [H ⁺ ] [OH ^— ]. Ионное произведение постоянно равно 10 ^-14 . Концентрация водорода и гидроксильного иона в растворе H ₂ O обратно пропорциональна друг другу. Следовательно, он действует как кислота в присутствии основания, более сильного, чем он сам. Например, NH ₃ + H ₂ O → NH ₄ ⁺ + OH ^— . В присутствии кислот он ведет себя как основание, принимая протон.Например, HSO ₄ ^— + H ₂ O → H ₃ O ⁺ + SO ₄ ^-2 .

Жесткая и мягкая вода

Универсальная вода с растворителем подразделяется на два типа: жесткая и мягкая, в зависимости от растворенных минералов. Некоторые из этих минералов полезны для нашего здоровья.

Что такое жесткая вода?

Содержит кальций и магниевую соль. Эти ионы производят нерастворимые осадки с товарным материалом.Такие растворы называют жесткой водой. Бикарбонат кальция и натрия временно делает раствор твердым. Если в растворах содержатся растворимые сульфаты кальция или магния, которые не осаждаются при кипячении, это называется постоянной жесткой водой.

Что такое мягкая вода?

При кипячении временная жесткость воды может быть устранена, но постоянная жесткость не может быть устранена простым способом. При изучении химии твердые растворы делают мягкими, пропуская их через слои нерастворимых силикатов алюминия-натрия или ионообменной смолы (цеолиты).Полезный регент, такой как ЭДТА или этилендиаминтетрауксусная кислота, или калгон (гексаметафосфат натрия), используются для уменьшения жесткости водного раствора для получения мягкого раствора.

Формула

, химическая | Encyclopedia.com

Химическая формула — это комбинация химических символов, которые представляют химический состав соединения. Как минимум, формула сообщает, какие элементы присутствуют в соединении, и относительное количество каждого элемента. Наиболее знакомая людям химическая формула, вероятно, H ₂ O, формула воды.Эта формула говорит, что вода состоит из двух элементов: водорода (H) и кислорода (O). Кроме того, в нем говорится, что соотношение двух элементов составляет две части водорода и одна часть кислорода. В субмикроскопическом масштабе формула говорит, что молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода.

Определение химических формул

Химическая формула может быть определена одним из двух способов: экспериментальным путем или путем прогнозирования. Например, представьте, что было обнаружено совершенно новое соединение, формула которого должна быть определена.Это соединение можно разложить в лаборатории и определить присутствующие элементы. Также можно узнать соотношение элементов. Полученная таким образом формула показывает простейшее возможное соотношение присутствующих элементов и известна как эмпирическая формула соединения. Слово эмпирический означает «полученный путем экспериментов».

Эмпирическая формула соединения может не соответствовать его истинной или правильной формуле. Рассмотрим три различных химических соединения, состоящих только из углерода и водорода.Первое соединение содержит один атом углерода и один атом водорода в каждой молекуле. Молекула второго соединения состоит из трех атомов углерода и трех атомов водорода, соединенных друг с другом. А молекула третьего соединения содержит шесть атомов углерода и шесть атомов водорода, соединенных друг с другом.

Эмпирическая формула для всех трех соединений — СН, потому что отношение углерода к водороду в каждом составляет 1: 1. Но истинная формула для трех соединений разная. Это CH для первого соединения, C ₃ H ₃ для второго и C ₆ H ₆ для третьего.Истинная, правильная или молекулярная формула большинства химических соединений также может быть определена экспериментально.

Второй способ записать химическую формулу соединения — делать разумные предположения. Когда натрий реагирует с хлором с образованием, например, хлорида натрия, каждый атом натрия теряет один электрон, а каждый атом хлора получает один электрон. Имеет смысл предположить, что формула хлорида натрия — NaCl. Для образования соединения каждому атому натрия нужен один атом хлора, поэтому их конечное соотношение должно быть 1: 1.

слов, которые нужно знать

Атом: Наименьшая частица, из которой может существовать элемент.

Химическая формула: Комбинация химических символов, обозначающая состав соединения.

Соединение: Вещество, которое содержит два или более элемента, объединенных в фиксированной пропорции.

Эмпирические: На основании наблюдений или экспериментов.

Молекула: Частица, образованная комбинацией двух или более атомов.

Валентность: Тенденция атома приобретать или терять электроны при взаимодействии с другими атомами.

Теперь химики знают о химических элементах достаточно, чтобы уверенно использовать этот метод. Склонность любого данного элемента терять или приобретать электроны при образовании соединения называется его валентностью. Например, валентность натрия равна +1, а валентность хлора -1. Используя валентности, химики могут писать формулы для большинства химических соединений с высокой степенью точности.

Виды химических формул

Молекулярные формулы — это самый простой вид формул для написания, потому что они содержат только минимальный объем информации: вид и количество атомов, присутствующих в соединении. Структурные формулы — более сложный тип формул, потому что они также показывают, как атомы в молекуле расположены в пространстве.

Структурные формулы. Структурная формула воды — H — O — H. Пунктирные линии (-) в этой формуле называются связями. Они обозначают электроны, которые удерживают каждый атом водорода от атома кислорода.

Еще одним примером структурной формулы является расширенная структурная формула. Он показывает не только присутствующие элементы (например, водород, углерод и кислород) и соотношение этих элементов в соединении (например, CH ₄ O), но также расположение этих атомов по сравнению друг с другом. . Таким образом, в расширенной структурной формуле вы можете видеть, что три атома водорода присоединены к атому углерода, а один атом водорода присоединен к атому кислорода.

Единственным недостатком расширенной структурной формулы является время и место, необходимые для ее написания.Из-за этого недостатка химики разработали сокращенный вид структурной формулы, известный как сокращенная структурная формула. Конденсированная структурная формула для метанола может быть записана как:

CH ₃ -OH или CH ₃ OH

Как конденсированные, так и структурные формулы для метанола предоставляют одинаковую информацию.

Когда студенты только начинают изучать химию, им обычно приходится писать расширенные структурные формулы. Однако с практикой они вскоре развивают способность писать сокращенные формулы.

Пространственные формулы. Другие виды химических формул содержат еще больше информации о структуре молекулы. Например, структура молекулы воды, показанная выше (H-O-H), не совсем верна. Атомы водорода в молекуле воды на самом деле не выступают в противоположных направлениях друг от друга. Вместо этого связи O — H слегка изогнуты под углом друг к другу.

Для соединений, трехмерная форма которых важна, могут потребоваться более сложные формулы.Примером может служить соединение, известное как 1,3-дихлорциклобутан. Соединение состоит из четырех атомов углерода, соединенных между собой кольцом. Кольцо можно представить как квадратный кусок картона с одним атомом углерода в каждом углу. К двум атомам углерода в противоположных углах прикреплены два атома хлора. Эта молекула может быть представлена ​​двумя разными способами: оба атома хлора находятся на одной стороне углеродного кольца или на противоположных сторонах кольца.