Химические свойства воды
Из химических свойств воды прежде всего следует отметить большую устойчивость ее молекул по отношению к нагреванию. Однако при температурах выше 1000° водяной пар начинает заметно диссоциировать на водород и кислород:
2Н2О ⇄ 2Н2 + О2 — 136,8 ккал
Так как этот процесс проходит с поглощением тепла, то, согласно принципу Ле-Шателье, повышение температуры должно сдвигать равновесие вправо. Однако даже при 2000° степень диссоциации составляет только 1,8%. При охлаждении ниже 1000° равновесие практически почти полностью сдвигается в сторону образования воды; при обыкновенной температуре свободных молекул водорода и кислорода остается такое ничтожное количество, что мы не можем их обнаружить.
Для определения степени диссоциации вещества при какой-нибудь высокой температуре применяют различные методы. Один из них основан на так называемом «замораживании равновесия». Если образовавшиеся при высокой температуре продукты диссоциации быстро охладить, то равновесие не успевает сразу сместиться, а затем уже не смещается ввиду крайне малой скорости реакции при низкой температуре. Таким образом, сохраняется соотношение между веществами, существовавшее при высокой температуре. Это» соотношение может быть определено путем анализа.
Диссоциацию воды при высокой температуре наглядно показывает следующий опыт. В колбу 1 (рис. 62) наливают немного воды и закрывают ее резиновой пробкой, сквозь которую пропущена газоотводная трубка 2 и две толстые медные проволоки,, соединенные между собой тонкой платиновой спиралью 3. Воду в колбе доводят до кипения и, когда весь воздух из колбы будет вытеснен водяным паром, подводят конец газоотводной трубки под наполненный водой цилиндр 4. После этого сильно накаливают платиновую спираль, пропуская сквозь нее электрический ток. Тотчас же из газоотводной трубки начинают выходить пузырьки газа, постепенно заполняющие цилиндр. Когда цилиндр наполнится газом, вынимают его из воды и подносят к пламени.
Происходит взрыв, свидетельствующий о том,что в цилиндре был гремучий газ.
Несмотря на устойчивость при нагревании, вода является весьма реакционно способным веществом. Окислы многих металлов и металлоидов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; многие соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода и т. д. С другими реакциями, в которых участвует вода, мы ознакомимся в дальнейшем.
Тяжелая вода. При электролизе обыкновенной воды, содержащей наряду с молекулами Н2О также незначительное количество молекул D2O,образованных тяжелым изотопом водорода, разложению подвергаются преимущественно молекулы Н2О. Поэтому при длительном электролизе воды остаток постепенно обогащается молекулами D2O. Из такого остатка после многих повторных электролизов и перегонки Льюису и Макдональду в 1933 г. удалось выделить в чистом виде небольшое количество воды, состоящей почти на 100% из молекул D2О и получившей название «тяжелой воды».
По своим свойствам тяжелая вода существенно отличается от обыкновенной (легкой) воды.
Приводим некоторые константы обыкновенной и тяжелой воды
Молекулярный вес 18 20
Точка замерзания °С 0 3,82
Точка кипения, °С 100 101,42
Плотность при 20° 0,9982 1,1056
Температура максимальной плотное °С 4 11,6
Тяжелая вода хуже растворяет соли, чем обыкновенная вода. Особенно резко заметно различие в свойствах тяжелой и обыкновенной воды при химических реакциях: реакции с тяжелой водой идут гораздо медленнее, чем с легкой. При исследовании влияния тяжелой воды на жизненные процессы было обнаружено ее сильное биологическое действие на некоторые организмы.
Тяжелая вода получила практическое применение в качестве замедлителя реакции в ядерных реакторах.
Тяжелая вода хуже растворяет соли, чем обыкновенная вода. Особенно резко заметно различие в свойствах тяжелой и обыкновенной воды при химических реакциях: реакции с тяжелой водой идут гораздо медленнее, чем с легкой. При исследовании влияния тяжелой воды на жизненные процессы было обнаружено ее сильное биологическое действие на некоторые организмы.
Тяжелая вода получила практическое применение в качестве замедлителя реакции в ядерных реакторах.
Вы читаете, статья на тему Химические свойства воды