2. Fizyczne i chemiczne właściwości wody Flashcards
Rozdział 1 i 2 w Korzeniewskim
Co to wiązanie chemiczne?
Oddziaływanie między atomami, które trwale je łączy, powstające przez przegrupowanie elektronów walencyjnych.
Jakie są rodzaje wiązań chemicznych?
- Kowalencyjne (atomowe)
- Kowalencyjne spolaryzowane
- Jonowe
Na czym polega wiązanie atomowe?
Elektrony tworzące wiązanie są wspólne dla obydwu atomów i przyciągane przez obydwa jądra. Są rozmieszczone na orbicie otaczającej całą cząsteczkę. Środek ciężkości rozmieszczenia ładunku ujemnego pokrywa się z rozmieszczeniem ładunku dodatniego => cząsteczka jest
elektrycznie obojętna.
Występuje między atomami o niskiej różnicy elektroujemności.
Na czym polega wiązanie kowalencyjne spolaryzowane?
Elektrony tworzące wiązanie są wspólne dla obydwu atomów, ale są silniej przyciągane przez atom o większej elektroujemności. Cząsteczka ma budowę biegunową - jest polarna.
Na czym polega wiązanie jonowe?
Jeden atom oddaje elektron drugiemu, w wyniku czego powstają kation i anion. Jony oddziałują ze sobą elektrostatycznie. U atomów o dużej różnicy elektroujemności.
Czym są siły van der Waalsa?
Oddziaływania międzycząsteczkowe - elektrostatyczne. Są słabsze niż wiązania chemiczne i działają tylko na b. krótki zasięg, a oddziaływanie jest tym silniejsze, im bliżej siebie znajdują się cząsteczki. Wpływają na właściwości fizyczne cieczy, jak napięcie powierzchniowe, lepkość i T wrzenia.
Jakie są typy oddziaływań międzycząsteczkowych?
- Oddziaływanie dipol-dipol
- Oddziaływanie dyspersyjne (Londona)
- Wiązania wodorowe
Opisz wiązania wodorowe:
To elektrostatyczne oddziaływanie między atomem H i elektroujemnym atomem zawierającym wolne pary elektronowe (O, F, N, S).
Są to najsilniejsze oddziaływania międzycząsteczkowe.
Występują w wodzie, między białkami, kwasami nukleinowymi i w polisacharydach.
Opisz budowę cząsteczki wody:
Atom tlenu połączony jest z dwoma atomami wodoru spolaryzowanymi wiązaniami wodorowymi.
W takich wiązaniach uwspólnione elektrony tworzące wiązania są przesunięte w stronę atomu pierwiastka o większej elektroujemności.
Jakie są konsekwencje dużego momentu dipolowego wody?
-> Woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem wielu substancji (polarnych)
-> Cząsteczki wody wzajemnie się przyciągają (asocjacja)
Wyjaśnij czemu woda jest rozpuszczalnikiem polarnym:
W trakcie rozpuszczania substancji, dipole wody są odpowiednim biegunem przyciągane siłami elektrostatycznymi przez jony w sieci krystalicznej substancji o wiązaniu jonowym (przyciąganie dipol-jon).
Następuje osłabienie tego wiązania w krysztale i wyrwanie jonu z węzła sieci, z równoczesną jego hydratacją.
Do czego prowadzi przyciąganie między atomem H jednej cząsteczki H2O i atomem O w drugiej?
Do asocjacji cząsteczek H2O - zarówno w stanie ciekłym jak i stałym (przyciąganie dipol-dipol).
Skupisko cząsteczek wody utrzymuje się dzięki powstawaniu wiązań wodorowych.
Co powoduje występowanie wiązań wodorowych w wodzie?
- dużą lepkość H2O
- wysokie ciepło właściwe H2O
- uporządkowanie struktury (zwłaszcza w lodzie - struktura tetraedryczna)
Jakie są modele struktury ciekłej wody?
- Model “luk w węzłach sieci”
- Model “hydratów wody”
- Model “zmiennych grup cząsteczek” - najlepiej opracowany, wyjaśnia wiele właściwości fizyczno-chemicznych wody.
Na czym polega model “zmiennych grup cząsteczek”?
W ciekłej wodzie asocjaty mieszają się z cząsteczkami niezwiązanymi wiązaniami wodorowymi.
Wolne cząsteczki tworzą warstwy (1/2) pomiędzy grupami cząsteczek.
Cząsteczki z dwóch grup mogą się wymieniać.
Układ utrzymywany jest za pomocą oddziaływań międzycząsteczkowych.
Czym jest ciepło właściwe?
Ilość ciepła potrzebna do podwyższenia temperatury 1 g substancji o 1 K.
Scharakteryzuj ciepło właściwe wody:
Woda ma wysokie ciepło właściwe - trzeba użyć stos. dużo ciepła, aby ją nagrzać. Wynika to z obecności wiązań wodorowych, które potrzebują dużo energii do rozerwania. Duża właściwa pojemność cieplna wody sprawia, że jest używana jako ciecz chłodząca, stanowi też bufor przeciwdziałający zmianie klimatu.
Co to prężność pary nasyconej?
Ciśnienie, jakie będą wywierać cząsteczki substancji w stanie gazowym w stanie równowagi. Rośnie wraz ze wzrostem temperatury - rośnie wtedy średnia energia kinetyczna cząsteczek. Ciśnienie pary nasyconej jest charakterystyczne dla danej substancji i zależy od siły przyciągania między cząsteczkami.
Czym jest temperatura wrzenia (pod normalnym ciśnieniem)?
Temperatura, w której prężność pary nasyconej nad cieczą osiąga wartość 1013.25 Pa (jedną atmosferę). Ciśnienie powstającej pary jest wówczas równe ciśnieniu otoczenia - ciecz wrze.
Jest tym większa, im silniejsze są oddziaływania międzycząsteczkowe.
Jaką T wrzenia ma woda?
Bardzo wysoką, w porównaniu do związków H i pierwiastków z tej samej grupy.
Co to temperatura krzepnięcia?
Temperatura, w której ciecz przechodzi w ciało stałe. (Woda ma wysoką).
T krzepnięcia = T topnienia
Co przedstawia wykres fazowy?
Zależność między stanem stałym, ciekłym i gazowym wody od temperatury i ciśnienia.
Co to punkt potrójny?
Punkt, w którym wszystkie trzy stany skupienia są w równowadze i mogą współistnieć. PP wody => T=273.16 K, p=640.99 Pa.
Czym jest stała dielektryczna?
Względna przenikalność elektryczna; określa ilokrotnie przenikalność elektryczna danego ośrodka jest większa od przenikalności elektrycznej próżni.
Tym większa, im większa zdolność dielektryka do polaryzacji w zewnętrznym polu elektrycznym.
Woda ma jedną z największych stałych dielektrycznych spośród cieczy!
Czym jest napięcie powierzchniowe i czym charakteryzuje się u H2O?
Napięcie powierzchniowe spowodowane jest przyciąganiem między cząsteczkami wody i występuje na styku wody i powietrza. W przypadku wody jest duże. Wzajemne oddziaływania cząsteczek sprawiają, że gęstość wody na powierzchni jest nieco większa od przeciętnej. Powoduje kulisty kształt kropli wody.
