Fizikai tulajdonságok
A víznek számos fontos fizikai tulajdonsága van. Noha ezek a tulajdonságok a víz mindenütt jelenléte miatt ismertek, a víz legtöbb fizikai tulajdonsága meglehetősen atipikus. Tekintettel az alkotóelemek alacsony moláris tömegére, a víz szokatlanul nagy viszkozitási, felületi feszültségi, párolgási hő- és párolgási entrópiájú értékeket mutat, amelyek mindegyike a folyékony vízben zajló kiterjedt hidrogénkötési kölcsönhatásoknak tulajdonítható. A jég nyitott szerkezete, amely lehetővé teszi a maximális hidrogénkötést, magyarázza, hogy a szilárd víz miért kevésbé sűrű, mint a folyékony víz - ez rendkívül szokatlan helyzet a közönséges anyagok között.
| A víz kiválasztott fizikai tulajdonságai | |
|---|---|
| moláris tömeg | 18,0151 gramm / mol |
| olvadáspont | 0,00 ° C |
| forráspont | 100,00 ° C |
| maximális sűrűség (3,98 ° C-on) | 1,0000 gramm / cm3 |
| sűrűség (25 ° C) | 0,99701 gramm / cm3 |
| gőznyomás (25 ° C) | 23,75 torr |
| olvadási hő (0 ° C) | 6,010 kilojoule / mol |
| párolgási hő (100 ° C) | 40,65 kilojoule / mol |
| képződési hő (25 ° C) | –285,85 kilojoule / mol |
| párolgási entrópia (25 ° C) | 118,8 joule / ° C mol |
| viszkozitás | 0,8903 centipoise |
| felületi feszültség (25 ° C) | 71,97 din / centiméter |
Kémiai tulajdonságok
Savas-bázis reakciók
A víz különféle kémiai reakciókon megy keresztül. A víz egyik legfontosabb kémiai tulajdonsága a sav (proton donor) és bázis (proton akceptor) viselkedése, az amfoter anyagok jellegzetes tulajdonsága. Ez a viselkedés legjobban a víz autoionizációjában mutatkozik meg: H 2 O (l) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O + (aq) + OH - (aq), ahol az (l) a folyadékot képviseli, az (aq) azt jelzi, hogy a fajok vízben oldódnak, és a kettős nyíl jelzi, hogy a reakció bármelyik irányban megtörténhet, és fennáll egyensúlyi helyzet. 25 ° C (77 ° F) hőmérsékleten a hidratált H + (azaz H 3 O +, más néven hidrónium-ion) koncentrációja vízben 1,0 × 10 –7 M, ahol M jelentése mol / liter. Mivel az egyik OH - ion keletkezik minden egyes H 3 O + ion, a koncentráció OH - 25 ° C-on is 1,0 × 10 -7 M. vízben 25 ° C-on a H 3 O + koncentráció és az OH - koncentráció mindig 1,0 × 10 –14- nek kell lennie: [H +] [OH -] = 1,0 × 10 –14, ahol [H +] a hidratált H + -ionok koncentrációja mol / liter-ben, és [OH -] a OH - ionok molban / liter.
Amikor egy sav (olyan anyag, amely H + -ionokat képes előállítani) vízben oldódik, mind a sav, mind a víz hozzájárul a H + -ionokhoz az oldathoz. Ez olyan helyzethez vezet, amelyben a H + koncentráció nagyobb, mint 1,0 × 10 –7 M. Mivel mindig igaznak kell lennie, hogy [H +] [OH -] = 1,0 × 10 –14 25 ° C-on, az [OH -] értékét 1,0 × 10 –7 alá kell csökkenteni. Az a mechanizmus, koncentrációjának csökkentésére OH - magában a reakció H + + OH - → H 2 O, amely akkor fordul elő, hogy a szükséges mértékben, hogy visszaállítsa a termék [H +] és [OH -] 1,0 × 10 -14 M. Így, ha egy savat adunk, hogy a víz, a kapott oldatot tartalmaz több H +, mint OH -; vagyis [H +]> [OH -]. Az ilyen oldat (amelyben [H +]> [OH -]) savasnak mondható.
Az oldat savasságának meghatározására a leggyakoribb módszer a pH, amelyet a hidrogénion-koncentráció alapján határoznak meg: pH = −log [H +], ahol a log szimbólum egy base-10 logaritmust jelent. Tiszta vízben, amelyben [H +] = 1,0 × 10–7 M, a pH = 7,0. Savas oldat esetén a pH-érték kevesebb, mint 7. Ha egy bázist (egy protonakceptorként viselkedő anyag) feloldunk vízben, a H + koncentrációja csökken, így [OH -]> [H +]. Egy bázikus oldat pH-ja> 7-nél jellemzi. Összegezve, vizes oldatokban 25 ° C-on:
| semleges megoldás | [H +] = [OH -] | pH = 7 |
| savas oldat | [H +]> [OH -] | pH <7 |
| alapvető megoldás | [OH -]> [H +] | pH> 7 |
