ყველაზე მნიშვნელოვანი და გავრცელებული ნივთიერება ჩვენს პლანეტაზე, რა თქმა უნდა, წყალია. რისი შედარება შეიძლება მნიშვნელობით? ცნობილია, რომ დედამიწაზე სიცოცხლე მხოლოდ სითხის მოსვლასთან ერთად გახდა შესაძლებელი. რა არის წყალი (წყალბადის ოქსიდი) ქიმიური თვალსაზრისით? რისგან შედგება და რა თვისებები აქვს? შევეცადოთ გავიგოთ ეს სტატია.
წყალბადი და მისი ნაერთები
ყველაზე მსუბუქი ატომი მთელ პერიოდულ სისტემაში წყალბადია. ის ასევე იკავებს ორმაგ პოზიციას, განლაგებულია როგორც ჰალოგენების ქვეჯგუფში, ასევე ტუტე ლითონების პირველ ჯგუფში. რა ხსნის ასეთ თვისებებს? მისი ატომის გარსის ელექტრონული სტრუქტურა. მას აქვს მხოლოდ ერთი ელექტრონი, რომელიც თავისუფლად ტოვებს და მეორეს მიამაგრებს თავის თავს, ქმნის წყვილს და ასრულებს გარე დონეს.
ამიტომ ამ ელემენტის ძირითადი და ერთადერთი ჟანგვის მდგომარეობაა +1 და -1. ის ადვილად რეაგირებს ლითონებთან, წარმოქმნის ჰიდრიდებს - თეთრი ფერის მყარი არაასტაბილური მარილის მსგავსი ნაერთები.
თუმცა, წყალბადი ასევე ადვილად აყალიბებს ნივთიერებების აქროლად მოლეკულებს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ არალითონებთან. მაგალითად:
- წყალბადის სულფიდი H2S;
- მეთანიCH4;
- silane SiH4 და სხვა.
ზოგადად, წყალბადი ქმნის საკმაოდ ბევრ ნაერთს. თუმცა, ყველაზე მნიშვნელოვანი ნივთიერება, რომელშიც ის შედის, არის წყალბადის ოქსიდი, რომლის ფორმულაა H2O. ეს არის ყველაზე ცნობილი ნაერთი, რომელსაც დაწყებითი სკოლის მოსწავლეც კი, რომელიც ჯერ კიდევ არ იცნობს ქიმიას, აღიარებს ფორმულით. ბოლოს და ბოლოს, წყალი (და ეს არის ყველაზე მაღალი წყალბადის ოქსიდი) არა მხოლოდ ჩვეულებრივი ნივთიერებაა, არამედ სიცოცხლის წყაროც ჩვენს პლანეტაზე.
ელემენტის თავად სახელი ასახავს მის მთავარ არსს - წყალბადს, ანუ "წყლის დაბადებას". ნებისმიერი სხვა ოქსიდის მსგავსად, ეს ასევე არის ორობითი ნაერთი მრავალი ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით. გარდა ამისა, არსებობს სპეციალური მახასიათებლები, რომლებიც განასხვავებს წყალს ყველა სხვა ნაერთებისგან.
ასევე მნიშვნელოვანი კლასის ნაერთები, რომლებიც ქმნიან წყალბადს, არის მჟავები, როგორც ორგანული, ასევე მინერალური.
წყალბადის ქიმიური თვისებები
ქიმიური აქტივობის თვალსაზრისით, წყალბადი საკმაოდ ძლიერი აღმდგენი საშუალებაა. ბევრ რეაქციაში ის სწორედ ასეთ თვისებებს ავლენს. თუმცა, კიდევ უფრო ძლიერ ლითონებთან ურთიერთობისას, ის ხდება ჟანგვის აგენტი.
მრეწველობაში ძალიან მნიშვნელოვანია წყალბადის ურთიერთქმედება ლითონის ოქსიდებთან. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს არის ერთ-ერთი გზა ამ უკანასკნელის სუფთა სახით მისაღებად. ჰიდროგენთერმია არის მეტალურგიული მეთოდი მათი ოქსიდებიდან სუფთა ლითონების სინთეზისთვის წყალბადით შემცირებით.
წყალბადის რეაქციას ოქსიდთან აქვს შემდეგი ზოგადი ფორმა:მეxOy + H2=H2O + მე.
რა თქმა უნდა, ეს არ არის ერთადერთი გზა სუფთა ლითონების სინთეზისთვის. არიან სხვებიც. თუმცა, წყალბადით ოქსიდების შემცირება ენერგიულად საკმაოდ მომგებიანი და გაურთულებელი წარმოების პროცესია, რომელსაც ფართო გამოყენება ჰპოვა.
ასევე საინტერესოა ის ფაქტი, რომ ჰაერთან შერევისას წყალბადის გაზს შეუძლია წარმოქმნას ფეთქებადი ნარევი. მისი სახელია ფეთქებადი გაზი. ამისათვის შერევა უნდა მოხდეს წყალბადის ორი მოცულობის სიჩქარით ერთ ჟანგბადზე.
წყალი არის წყალბადის ოქსიდი
ის, რომ ეს ოქსიდი ძალიან მნიშვნელოვანია, უკვე არაერთხელ აღვნიშნეთ. ახლა დავახასიათოთ იგი ქიმიურად. მიეკუთვნება თუ არა ეს ნაერთი არაორგანული ნივთიერებების ამ კლასს?
ამისთვის, ის შეეცდება დაწეროს ფორმულა ცოტა სხვანაირად: H2O=HON. არსი იგივეა, ატომების რაოდენობა იგივეა, თუმცა ახლა აშკარაა, რომ ჩვენს წინაშე ჰიდროქსიდია. რა თვისებები უნდა ჰქონდეს მას? განვიხილოთ ნაერთის დისოციაცია:
NON=H+ + OH-.
შესაბამისად, თვისებები მჟავეა, ვინაიდან წყალბადის კათიონები იმყოფება ხსნარში. გარდა ამისა, ისინი არ შეიძლება იყოს ძირითადი, რადგან ტუტეები ქმნიან მხოლოდ ლითონებს.
ამიტომ, მეორე სახელი, რომელსაც აქვს წყალბადის ოქსიდი, არის უმარტივესი შემადგენლობის ჟანგბადის შემცველი მჟავა. ვინაიდან ასეთი რთული შეჯვარება დამახასიათებელია მოცემული მოლეკულისთვის, შესაბამისად, მისი თვისებები განსაკუთრებული იქნება. და თვისებები მოიგერიამოლეკულის სტრუქტურა, ამიტომ ჩვენ გავაანალიზებთ მას.
წყლის მოლეკულის სტრუქტურა
პირველად ნილს ბორმა დაფიქრდა ამ მოდელზე და მას ეკუთვნის ამ საკითხში პრიმატი და ავტორიტეტი. მათ დააინსტალირეს შემდეგი თვისებები.
- წყლის მოლეკულა დიპოლურია, რადგან მისი შემადგენელი ელემენტები ძალიან განსხვავდება ელექტრონეგატიურობით.
- მისი სამკუთხა ფორმა, წყალბადები ძირში და ჟანგბადი ზევით.
- ამ სტრუქტურის გამო, ამ ნივთიერებას შეუძლია შექმნას წყალბადური ბმები, როგორც ამავე სახელწოდების მოლეკულებს შორის, ასევე სხვა ნაერთებთან, რომლებსაც აქვთ ძლიერ ელექტროუარყოფითი ელემენტი მათ შემადგენლობაში.
იხილეთ, როგორ გამოიყურება მოცემული წყალბადის ოქსიდი სქემატურად ქვემოთ მოცემულ ფოტოზე.
წყალბადის ოქსიდის ფიზიკური თვისებები
შეიძლება რამდენიმე ძირითადი მახასიათებლის იდენტიფიცირება.
- აგრეგაციის მდგომარეობა: აირისებრი - ორთქლი, თხევადი, მყარი - თოვლი, ყინული.
- დუღილის წერტილი - 1000C (99, 974).
- დნობის წერტილი - 00C.
- წყალს შეუძლია შეკუმშოს 0-40C ტემპერატურის დიაპაზონში გაცხელებისას. ეს ხსნის ზედაპირზე ყინულის წარმოქმნას, რომელსაც აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე და სიცოცხლის შენარჩუნება წყალბადის ოქსიდის სისქის ქვეშ.
- მაღალი თბოტევადობა, მაგრამ ძალიან დაბალი თბოგამტარობა.
- თხევად მდგომარეობაში წყალბადის ოქსიდი ავლენს სიბლანტეს.
- ზედაპირის დაჭიმულობა და ნეგატივის ფორმირებაელექტრო პოტენციალი წყლის ზედაპირზე.
როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, თვისებების მახასიათებლები დამოკიდებულია სტრუქტურაზე. ასე რომ აქ. წყალბადის ბმების შექმნის უნარმა განაპირობა ამ ნაერთში მსგავსი თვისებები.
წყალბადის ოქსიდი: ქიმიური თვისებები
ქიმიის თვალსაზრისით წყლის აქტივობა საკმაოდ მაღალია. განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება რეაქციებს, რომლებსაც თან ახლავს გათბობა. რასთან შეუძლია წყალბადის ოქსიდს რეაგირება?
- ლითონებით, რომლებიც ძაბვის რიგში წყალბადამდეა. ამავდროულად, ყველაზე აქტიური (ალუმინამდე) განსაკუთრებული პირობები არ არის საჭირო, ხოლო დაბალი შემცირების უნარის მქონეები რეაგირებენ მხოლოდ ორთქლზე. მათ, ვინც წყალბადის შემდეგ დგანან, საერთოდ არ შეუძლიათ ასეთ ურთიერთქმედებაში შესვლა.
- არამეტალებით. არა ყველასთან, არამედ უმრავლესობასთან. მაგალითად, ფტორის ატმოსფეროში წყალი იწვის იისფერი ალით. ასევე შესაძლებელია რეაქცია ქლორთან, ნახშირბადთან, სილიციუმთან და სხვა ატომებთან.
- ლითონის ოქსიდებით (ძირითადი) და მჟავე (არამეტალები). წარმოიქმნება ტუტეები და მჟავები, შესაბამისად. ლითონებს შორის, ძირითადი ქვეჯგუფების პირველი ორი ჯგუფის წარმომადგენლებს შეუძლიათ ასეთი რეაქციები, გარდა მაგნიუმის და ბერილიუმის. არამეტალები, რომლებიც ქმნიან მჟავე ოქსიდებს, ყველა წყალთან ურთიერთქმედებენ. გამონაკლისი არის მდინარის ქვიშა - SiO2.
წყალბადის ოქსიდის რეაქციის განტოლება არის მაგალითი: SO3 + H2O=H2 ას4.
გავრცელება ბუნებაში
ჩვენ უკვე გავარკვიეთ, რომ ეს ნივთიერება -ყველაზე გავრცელებული მსოფლიოში. მოდით აღვნიშნოთ პროცენტი ობიექტებში.
- ადამიანისა და ძუძუმწოვრების სხეულის წონის დაახლოებით 70%. ზოგიერთი ფაუნა დაახლოებით 98% წყალბადის ოქსიდისაა (მედუზა).
- დედამიწის 71% დაფარულია წყლით.
- ყველაზე დიდი მასა არის ოკეანეების წყალი.
- დაახლოებით 2% გვხვდება მყინვარებში.
- 0, 63% მიწისქვეშა.
- 0.001% არის ატმოსფერული (ნისლი).
- მცენარეების სხეული 50% წყალია, ზოგიერთი სახეობა უფრო მეტიც.
- ბევრი ნაერთი წარმოიქმნება როგორც კრისტალური ჰიდრატი, რომელიც შეიცავს შეკრულ წყალს.
ეს სია შეიძლება დიდხანს გაგრძელდეს, რადგან ძნელია დაიმახსოვროთ ის, რაც არ შეიცავს წყალს ან ერთხელ არ შეიცავს. ან წარმოიქმნება ამ ოქსიდის მონაწილეობის გარეშე.
მოპოვების მეთოდები
წყალბადის ოქსიდის მიღებას არ აქვს სამრეწველო ღირებულება. ყოველივე ამის შემდეგ, უფრო ადვილია მზა წყაროების - მდინარეების, ტბების და წყლის სხვა ობიექტების გამოყენება, ვიდრე უზარმაზარი ენერგიისა და რეაგენტების დახარჯვა. ამიტომ, ლაბორატორიაში მიზანშეწონილია მხოლოდ გამოხდილი, უაღრესად სუფთა წყლის მიღება.
ამ მიზნებისთვის გამოიყენება გარკვეული მოწყობილობები, როგორიცაა დისტილაციის კუბურები. ასეთი წყალი აუცილებელია მრავალი ქიმიური ურთიერთქმედების განსახორციელებლად, ვინაიდან დაუმუშავებელი წყალი შეიცავს დიდი რაოდენობით მინარევებს, მარილებს, იონებს.
ბიოლოგიური როლი
იმის თქმა, რომ წყალი ყველგან გამოიყენება, არ არის საკმარისი. წარმოუდგენელია თქვენი ცხოვრების წარმოდგენა ამ კავშირის გარეშე. Დანდილამდე და დაღამებამდე ადამიანი მას მუდმივად იყენებს როგორც საყოფაცხოვრებო, ასევე სამრეწველო მიზნებისთვის.
წყალბადის ოქსიდის თვისებები ნიშნავს მის გამოყენებას უნივერსალური გამხსნელად. და არა მხოლოდ ლაბორატორიაში. ასევე ცოცხალ არსებებში, სადაც ყოველ წამში ათასობით ბიოქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს.
ასევე, თავად წყალი მრავალი სინთეზის მონაწილეა, ის ასევე ემსახურება როგორც მათგან წარმოქმნილ ქვეპროდუქტს. დედამიწაზე ყველა ადამიანი გადის დაახლოებით 50 ტონა ამ გასაოცარ ნივთიერებას 60 წელიწადში!
გამოყენებული წყალბადის ოქსიდი:
- ყველა ინდუსტრიაში;
- მედიცინა;
- ქიმიური სინთეზები;
- ყველა ტიპის ინდუსტრიაში;
- საყოფაცხოვრებო საჭიროებები;
- სოფლის მეურნეობა.
ძნელია განსაზღვრო ცხოვრების სფერო, რომელშიც შეგიძლია გაატარო წყლის გარეშე. ერთადერთი ცოცხალი არსება, რომელსაც შემადგენლობაში არ აქვს წყალბადის ოქსიდი და მის გარეშე ცხოვრობს, არის ვირუსები. ამიტომაც უჭირს ადამიანს ამ ორგანიზმებთან ბრძოლა.
