Fizička svojstva
Voda ima nekoliko važnih fizičkih svojstava. Iako su ta svojstva poznata zbog sveprisutnosti vode, većina fizičkih svojstava vode prilično je netipična. S obzirom na nisku molarnu masu svojih sastavnih molekula, voda ima neobično velike vrijednosti viskoznosti, površinske napetosti, topline isparavanja i entropije isparavanja, što se sve može pripisati velikim interakcijama vezanja vodika prisutnim u tekućoj vodi. Otvorena ledena struktura koja omogućuje maksimalno vezanje vodika objašnjava zašto je kruta voda manje gusta od tekuće vode - krajnje neobična situacija među uobičajenim tvarima.
| Odabrana fizička svojstva vode | |
|---|---|
| molekulska masa | 18.0151 grama po molu |
| talište | 0,00 ° C |
| vrelište | 100,00 ° C |
| maksimalna gustoća (na 3,98 ° C) | 1.0000 grama po kubnom centimetru |
| gustoća (25 ° C) | 0,99701 grama po kubičnom centimetru |
| tlak pare (25 ° C) | 23,75 torr |
| toplina fuzije (0 ° C) | 6.010 kilodžula po molu |
| toplina isparavanja (100 ° C) | 40,65 kilodžula po molu |
| toplina stvaranja (25 ° C) | −285,85 kilodoula po molu |
| entropija isparavanja (25 ° C) | 118,8 joula po ° C mol |
| viskoznost | 0,8903 centipoa |
| površinska napetost (25 ° C) | 71,97 dyna po centimetru |
Kemijska svojstva
Reakcije na bazi kiselina
Voda prolazi kroz razne vrste kemijskih reakcija. Jedno od najvažnijih kemijskih svojstava vode je njezina sposobnost da se ponaša i kao kiselina (donator protona) i kao baza (akceptor protona), karakteristično svojstvo amfoternih tvari. Takvo ponašanje je vrlo jasno vidjeti u samoionizacija vode: H 2 O (l) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O + (aq) + OH - (aq), pri čemu je (l) predstavlja tekućeg stanja, (aq) označava da su vrste otopljene u vodi, a dvostruke strelice označavaju da se reakcija može dogoditi u bilo kojem smjeru i da postoji stanje ravnoteže. Na 25 ° C (77 ° F) u koncentraciji od hidratiziranog H + (tj H 3 O +, poznat kao hydronium ion) u vodi je 1,0 × 10 -7 M, gdje M predstavlja mola po litri. Budući da jedna OH - iona proizvesti za svaki H 3 O + iona, koncentracija OH - pri 25 ° C je 1,0 × 10 -7 M. u vodi na 25 ° C, H 3 O + koncentracije i OH - koncentracija uvijek mora biti 1,0 × 10 −14: [H +] [OH -] = 1,0 × 10 −14, gdje [H +] predstavlja koncentraciju hidratiziranih H + iona u molovima po litri, a [OH -] predstavlja koncentraciju OH - ioni u molovima po litri.
Kada se kiselina (tvar koja može proizvesti H + ione) otopi u vodi, i kiselina i voda doprinose H + ionima u otopini. To dovodi do situacije u kojoj je koncentracija H + veća od 1,0 × 10 −7 M. Budući da uvijek mora biti točno da je [H +] [OH -] = 1,0 × 10 −14 pri 25 ° C, [OH -] moraju se sniziti na neku vrijednost ispod 1,0 × 10 -7. Mehanizam za smanjenje koncentracije OH - uključuje reakcijske H + + OH - → H 2 O, koji se pojavljuje u opsegu potrebnom za vraćanje produkt [H +] i [OH -] 1,0 × 10 -14 M. Dakle, kada se kiselini doda u vodu, dobivena otopina sadrži više H + nego OH -; to jest, [H +]> [OH -]. Takva otopina (u kojoj se [H +]> [OH -]) kaže da je kisela.
Najčešća metoda za određivanje kiselosti otopine je njezin pH, koji je definiran koncentracijom vodikovih iona: pH = −log [H +], pri čemu simbol simbola označava logaritam baze 10. U čistoj vodi, u kojoj je [H +] = 1,0 × 10 -7 M, pH = 7,0. Za kiselu otopinu pH je manji od 7. Kada se baza (tvar koja se ponaša kao akceptor protona) otopi u vodi, koncentracija H + se smanjuje tako da [OH -]> [H +]. Za baznu otopinu je karakteristično da ima pH> 7. Ukratko, u vodenim otopinama pri 25 ° C:
| neutralno rješenje | [H +] = [OH -] | pH = 7 |
| kisela otopina | [H +]> [OH -] | pH <7 |
| osnovno rješenje | [OH -]> [H +] | pH> 7 |
