Vanduo

Vandens būsenos: skystoji (vandenynas), kietoji (ledas) ir garai (debesys).

Vanduo (H2O)
Sisteminis (IUPAC) pavadinimas
Vanduo
Sinonimai
Vandenilio oksidas
Identifikacija
CAS numeris	7732-18-5
PubChem	962
ChemSpider	937
UNII	059QF0KO0R
RTECS numeris	ZC0110000
ChEBI	5377
InChI	1S/H2O/h1H2
Cheminė informacija
Cheminė formulė	H2O
Molinė masė	18,01528(33) g/mol
SMILES	O
Rūgštingumas (pKa)	~35–36
Bazingumas (pKb)
Valentingumas
Fizinė informacija
Tankis	1000 kg/m3, skystis (4 °C), 917 kg/m3, ledas
Išvaizda	bespalvis (storame sluoksnyje – žydras) ir bekvapis skystis
Lydymosi t°	0 °C, 32 °F, (273,15 K)
Virimo t°	99,98 °C, 211,97 °F (373,13 K)
Lūžio rodiklis (nD)	1,3330
Klampumas	0,001 Pa s esant 20 °C
Tirpumas H2O
Šiluminis laidumas
log P
Garavimo slėgis
kH
Kritinis santykinis drėgnumas
Farmakokinetinė informacija
Biotinkamumas
Metabolizmas
Pusamžis
Pavojus
MSDS
ES klasifikacija
NFPA 704	0 0 0
Žybsnio t°
Užsiliepsnojimo t°
R-frazės
S-frazės
LD50
Struktūra
Kristalinė struktūra	Šešiakampė
Molekulinė forma
Dipolio momentas	1,85 D
Simetrijos grupė
Termochemija
ΔfHo298
Giminingi junginiai
Giminingi jonai	Dvivandenilio selenidas, Sieros vandenilis, Vandenilio peroksidas
Giminingi junginiai	Acetonas, Ledas, Metanolis
Giminingos grupės

Vanduo – labiausiai paplitęs Žemėje junginys. Žemės vandeninis apvalkalas – hidrosfera – sudaro 71 % Žemės paviršiaus. Žinoma, kad, sulydant 1 km³ granito, galima gauti 26 mln. t vandens. Vanduo atliko ir atlieka lemiamą vaidmenį Žemės geologijos istorijoje, klimato ir orų formavime, medžiagų apykaitoje, gyvybės fiziologinėje ir biologinėje sferoje.

Fizikinės savybės

Vanduo – bespalvis (storame sluoksnyje – žydras) ir bekvapis skystis. Vanduo (vandenilio oksidas) turi 88,6 % deguonies ir 11,4 % vandenilio (pagal masę); tai atitinka H₂O. Iš visų skysčių jo šiluminė talpa didžiausia. Vandens tankis, skirtingai nuo kitų skysčių, šaldant didėja netolygiai, o +4 °C temperatūroje būna maksimalus ir, toliau šaldant, staiga sumažėja iki 0,917 g/cm³ (ledo tankis). Neįprastai aukšta ir savitoji lydymosi šiluma. Ji net 13,5 karto viršija švino savitąją lydymosi šilumą.

Nepaprastas vandens savybes galima paaiškinti jo molekulės struktūros ypatumais. Vandens molekulė nėra linijinė – kampas tarp jungčių H – O – H lygus 105 45′. Nors O – H jungtys yra kovalentinės, vandens molekulė yra polinė: vandenilio atomas turi tam tikrą teigiamą krūvį, o deguonis – neigiamą. Dėl to vienos H₂O molekulės deguonies atomas gali pritraukti kitos molekulės vandenilio atomą: taip atsiranda vandenilinė jungtis ir padidėja bendra jungties energija. Todėl vandens molekulės yra asocijuotos. Ledo kristaluose vandenilinės jungtys dar tvirtesnės. Dėl didelio H₂O molekulių poliškumo vanduo yra labai geras kitų politilineninių junginių tirpiklis.

Cheminės savybės

Vanduo yra ženkliai polinis tirpalas, kuris dažnai tirpdina chemines druskas.

Vandens molekulės dažnai susikristalizuoja su kitais junginiais.

Disociacija (jonizacija)

Vandens molekulė elgiasi tuo pačių laikų kaip rūgštis ir bazė:

$2\ H_2O\ \to\ H_3O^+ + OH^-$

Disociacijos konstanta,

$K_w = \big[H_3O^+\big] \big[OH^-\big] = 10^{-14} \ \ 25^{\circ} C$

$pK_w = -\log K_w = pH + pOH = 14 \ \ 25^{\circ} C$

pH

Jeigu H₃O⁺ = OH^-, tada pH = pOH = pK_w / 2 ir tada pH = 14/2 = 7.0 @ 25 °C

Suformavimo reakcija iš cheminių elementų

Vandenilis (H₂) dega su deguonių (O₂) suformuoti vandenį šitaip:

$2 H_2 + O_2\to 2 H_2O$

Šita reakcija yra žymiai egzoterminė.

Reakcija su metalais

71 % – Н₂O

• Šarminiai metalai gan audringai reguoja su vandeniu. Litis silpniausiai iš jų. Natris kiek audringiau. Kalis reaguodamas su vandeniu net užsidega. Cezio idėjimas į vandenį gali baigtis sprogimu.

$2 Li + 2H_2O \to 2LiOH + H_2$

• Šarminiai žemės metalai reaguoja su vandeniu sunkiau.

$Ca + 2H_2O \to Ca(OH)_2 + H_2$

• Dar mažiau aktyvūs metalai gali reguoti tik su karštais vandens garais.
• Tokie chemiškai neaktyvūs metalai kaip Auksas su vandeniu praktiškai nereguoja.

Reakcija su metalų oksidais

Reaguoja su metalų kurie turi tirpius hidroksidinius amfoterinius junginius.

• Žinomiausia iš tokių reakcijų negesintų kalkių „gesinimas“:

$CaO + H_2O \to Ca(OH)_2$

Reakcijos su nemetalais

• Chloras reaguoja su vandeniu:

$Cl_2 + H_2O \to HOCl + HCl$

Reakcija su nemetalų oksidais

Reaguoja su nemetalų oksidais kurie yra rūgščių anhidridai.

• Žinomiausia iš tokių reakcijų tai sieros rūgšties gavimas:

$SO_3 + H_2O \to H_2SO_4$

Kitos reakcijos

Vanduo dalyvauja ir daugybėje kitų reakcijų.

• esterių hidrolizė verdant juos NaOH vandeniniame tirpale:

$CH_3COOCH_3 + H_2O \to CH_3COOH + CH_3OH$

Taip pat skaitykite

• Hidrosfera
• Hidrologinis ciklas
• Vandens atmintis

Nuorodos

• 63 anomalios vandens savybės
• Vanduo: mokomoji medžiaga

Vikižodynas

Vikiteka