Вода является наиболее универсальным растворителем, что объясняется ее уникальными физико-химическими свойствами, большой химической активностью и сравнительной доступностью.
Строение молекулы воды
Вода - это ковалентное соединение, которое образовано атомом кислорода и двумя атомами водорода.
Атом кислорода имеет два неспаренных электрона, которые занимают две p-орбитали, расположенные под углом 90∘ друг к другу. Атом водорода имеет единственный (неспаренный) 1s-электрон. В связи со взаимным отталкиванием несвязанных друг с другом атомов валентные углы не будут прямыми.
Рисунок 1. Строение молекулы воды. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Молекула воды полярна. Это объясняется тем, что две пары электронов в ней являются общими для двух атомов водорода и атома кислорода, а две другие пары неподеленных электронов собраны с противоположной стороны кислорода. Поэтому на атомах водорода проявляются частично нескомпенсированные положительные заряды, а на кислороде - отрицательные. Благодаря полярности молекулы воды, возникает электростатическое взаимодействие молекул. То есть полярные молекулы и ионы взаимодействуют с частичными положительными и частично отрицательными концами молекулы воды, при этом положительные и отрицательные заряды притягиваются. Когда молекул воды гораздо больше, чем молекул растворенного вещества, тогда в водном растворе вокруг частиц растворенного вещества образуется гидратационная оболочка, которая позволяет частицам равномерно распределяться в толще воды.
Наличие неподеленных пар электронов у кислорода и смещение общих электронных пар обуславливает возникновение водородных связей. Наличие данных связей объясняет то, что плотность воды в жидком состоянии при 4∘ больше плотности льда.
Также обладает значительным дипольным моментом, то есть она является хорошим растворителем для веществ с ионными и полярными связями.
Химические свойства воды
Вода реагирует с металлами и неметаллами.
2Na+2H2O⟶H2+2NaOH
3Fe+4H2Ot∘→4H2+Fe3O4
CH4+2H2O⟶4H2+CO2
Наиболее легко реагируют с водой щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.
Вода реагирует с оксидами металлов и неметаллов
SO2+H2O⟶H2SO3
CO2+H2O⟶H2CO3
CaO+H2O⟶Ca(OH)2
Часть оксидов металлов практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует.
Вода участвует в образовании кристаллогидратов.
CuSO4+5H2O⟶CuSO4⋅5H2O
Реакция фотосинтеза.
6CO2+6H2O⟶C6H10O5+6O2
Гидролиз.
Для солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой, характерен необратимый гидролиз
Al2S3+6H2O⟶2Al(OH)3+3H2S
Электролиз
2H2Oэл.ток→2H2+O2