Otázka: Voda a její roztoky
Předmět: Chemie
Přidal(a): Urbánek Matěj
VODA
– nejrozšířenější a nejvýznamnější sloučenina vodíku
– výjimečnost vody je dána vlastnostmi jejích molekul
– ve 3 skupenstvích:
– vodní pára
– kapalná voda
– led
– pokrývá téměř ¾ povrchu Země
– nezbytná pro život na Zemi
– tvoří 50-75% lidského těla
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI + STRUKTURA VODY
– za normální teploty je bezbarvá, bez chuti a zápachu
– její teplota tání a varu jsou základní body Celsiovy teplotní stupnice
– za běžných teplot by měla existovat pouze v plynném stavu
– pokud by voda byla složená ze samostatných molekul, tak by led neplaval – platí totiž, že atomy a
molekuly v pevných látkách jsou těsněji uspořádané než v kapalinách (tzn. mají větší hustotu)
– molekuly vody jsou dipóly
– kovalentní vazby O – H jsou silně polární – v blízkosti atomu kyslíku je přebytek elektronů – ty tvoří
záporný pól molekuly
– nedostatek elektronů na atomech vodíku se projevuje jako kladný pól molekuly
– výsledkem je lomený tvar molekuly
– disociuje se na 2 části: vodíkový kation H+ a hydroxidový anion OH–
– H3O+ – noniový kation
– izolované molekuly H2O jsou jen ve vodní páře – v kapalině se jednotlivé molekuly sdružují
prostřednictvím vodíkových můstků – jsou příčinou některých mimořádných
vlastností vody (např. dobrá tepelná vodivost) – ovlivňují i strukturu důležitých
biologických látek (bílkoviny či nukleové kyseliny)
– stejný typ sil působí i mezi atomy vodíku s atomy prvků s velkou
elektronegativitou (F, O a do jisté míry N)
– vznik vodíkových vazeb nevede ke vzniku nové látky
– v kapalné a pevné vodě (ledu) existuje mezi atomy kyslíku a vodíku dvojí vzájemné působení:
1) kovalentní vazby H – O uvnitř molekul
2) vodíkové vazby mezi molekulami H … O –
CHEMICKÉ VLASTNOSTI
– voda je známá jako reaktant nebo reakční produkt, rozpouštědlo a reakční prostředí při mnoha
důležitých reakcí
– patří mezi nejstálejší sloučeniny – rozkládá se až za velmi vysokých teplot
– za běžné teploty reaguje s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin, přičemž vzniká H a příslušný
hydroxid
– významné jsou acidobazické vlastnosti:
– přijme-li molekula vody proton => vznikne hydroxoniový kation H3O+
– uvolní-li se proton, vznikne hydroxidový anion OH–
– s kyselinotvornými oxidy voda reaguje za vzniku kyselin, se zásadotvornými oxidy vznikají hydroxidy
VODA JAKO ROZPOUŠTĚDLO
– rozpouštějí se v ní četné anorganické i organické látky, které jsou v plynném, kapalném i pevném
skupenství
– iontové sloučeniny (např. NaCl) a mnohé molekuly s polárními vazbami se ve vodě rozpouštějí za
vzniku hydratovaných iontů – roztok s hydratovanými ionty je roztok elektrolytu (->
elektrolytická disociace)
– malá rozpustnost kyslíku je způsobena tím, že nepolární molekula kyslíku je k molekulám vody
přitahována jen velmi slabými silami
– dobře rozpustné sloučeniny:
– soli alkalických kovů a amonné soli
– dusičnany a octany většiny kovů (př. AgNO3)
– většina chloridů a bromidů
– většina síranů
– málo rozpustné sloučeniny:
– křemičitany
– uhličitany
– fosforečnany
– sulfidy
– hydroxidy
– rozpustnost sloučeniny se udává obvykle v g na 100g H2O
– nasycený roztok = roztok, který je v rovnováze s nerozpuštěnou sloučeninou
– síran barnatý (BaSO4) – pohlcuje rentgenové záření
– rozpustné sloučeniny barya patří mezi toxické látky
– málo rozpustný ve vodě
VODA JAKO PROSTŘEDÍ
– ve vodě snadno probíhá mnoho chemických reakcí mezi rozpouštěnými reaktanty, které by za jiných
podmínek neproběhly (př. smísení suchých krystalů NaCl a AgNO3 => neproběhne, ale smísení
jejich vodných roztoků ano)
– vodné roztoky (nebo vodné emulze a suspenze) lze snadno převádět do míst, kde spolu mají
reagovat – v organismech se tak transportují živiny a zplodiny metabolismu
– hydráty – mnohé krystalické látky (hl. anorganické soli a minerály) obsahující ve svých strukturách
vázané molekuly vody (např. sádrovec: CaSO4 . 2 H2O)
– vznikají obvykle krystalizací příslušných solí z vodných roztoků, ale i pohlcováním vzdušné
vlhkosti bezvodou solí
– látky, pohlcující vodu ze vzduchu, se nazývají hygroskopické
– některé látky se používají jako sušidla plynů, kapalin i pevných látek
– některé hydráty na vzduchu krystalovou vodu ztrácejí (větrají) a mění se v prášek
– čistá voda se získává destilací nebo pomocí ionixů – jsou to přírodní křemičitany nebo syntetické
pryskyřice, které mají schopnost zachycovat z roztoků kationty nebo anionty a
uvolňovat H3O–, popř. Na+ či OH–
– nezávadná pitná voda se získává působením chloru a ozonu popř. ultrafialového záření na předem
vyčištěnou vodu
– destilovaná voda je v podstatě jen H2O a není vhodná k požívání
– má malou koncentraci noniových a hydroxidových iontů a proto nevede elektrický proud
– užitková voda není určena ke konzumaci ani vaření, ale měla by být hygienicky nezávadná
– příčinou nebezpečí úrazu elektrickým proudem ve vlhkém prostředí je přítomnost různých iontů
v pitné a užitkové vodě
– tvrdost vody
a) přechodná – způsobují ji hydrogenuhličitany, které lze odstranit povařením
(hydrogenuhličitan přechází za vyšší teploty na nerozpustný uhličitan)
b) trvalá – způsobují ho zejména sírany (lze je odstranit přidáním uhličitanu sodného)
– ke změkčování vody se používají také ionexy a detergenty
– rozpouštěné plyny unikají z vody při zahřívání ve formě bublinek, některé ionty vytvářejí
nerozpustné sloučeniny a ty tvoří na stěnách nádob nebo na topných tělesech vodní kámen
