Лед водородные в жидкой воде

Изучение рассеяния рентгеновских лучей в жидкостях с многоатомными молекулами показывает, что не только относительное расположение молекул в некоторой степени упорядочено, но и их взаимная ориентация не вполне хаотична. Это, по-видимому, справедливо даже по отношению к таким симметричным молекулам, как U в- случае же несимметричных полярных молекул, например воды, имеет место вполне закономерная взаимная ориентация соседних молекул воды с образованием временных водородных связей между ними. Интересно, что преобладающая кристаллическая структура жидкой воды при повышенных температурах соответствует не структуре обычного льда, которая тоже имеется в жидкой воде, а более плотной структуре, относящейся к структуре льда так же, как относятся друг к другу две кристаллические модификации кремнезема—кварц и тридимит. [c.162]

Многие наиболее важные свойства воды обусловлены водородными связями. Наличие водородных связей во льду и в жидкой воде определяет неожиданно высокие температуры плавления и кипения воды по сравнению с другими водородными соединениями элементов группы VI периодической системы-НгЗ, НзЗе и НзТе. Аналогичные аномалии, вызванные теми же причинами, обнаруживают жидкий аммиак и фтористый водород (рис. 14-19). Однако в аммиаке водородная связь выражена менее сильно, [c.619]

Образование при помоши водородных связей каркасной кристаллической структуры льда (рис. 14-18) приводит к тому, что лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода при температуре плавления. В процессе плавления льда эта каркасная структура частично разрушается, и жидкая вода оказывается более плотной, чем лед. Теплота плавления льда составляет всего 5,9 кДж моль хотя энергия его водородных связей оценивается в 20 к Дж моль . Это указывает, что при плавлении льда разрушается [c.620]

П. На основании чего можно сделать вывод, что водородные связи частично сохраняются в жидкой воде [c.641]

Интересно, что такое расположение очень далеко от наиболее плотной укладки молекул. В последнем случае, если укладывать шары радиусом 1,38 A, то мольный объем льда мог бы равняться мл, в то время как в действительности он равен 9,6 мл, т. е. примерно в два раза больше. Это происходит потому, что при раз-мешении молекул в более плотной структуре ие могла бы сохраниться такая их взаимная ориентация, которая отвечает тетраэдрическому распределению четырех связей кислородного атома и которая необходима для возникновения водородной связи. Искажение же валентных углов требует затраты значительного количества энергии. Всем этим объясняется рыхлая структура льда и тот факт, что плотность льда меньше, чем плотность жидкой воды. [c.140]

Плавление льда сопровождается поглощением теплоты в количестве 1,436 ккал/моль при 0°С. Большая часть ее расходуется на указанный частичный разрыв водородных связей между молекулами воды в кристаллах льда. Плавление льда в отличие от плавления большинства других веществ сопровождается уменьшением объема (лед легче воды и плавает на ней). Это уменьшение объема достигает 10%, т. е. весьма значительно. Все это показывает, что расположение молекул воды в кристаллах льда является Менее плотным, чем в жидкой воде . Увеличение объема воды при ее замерзании означает, что с повышением давления температура замерзания воды должна несколько понижаться. Она понижается до —1°С примерно при 130 атм. [c.166]

Водородной связью хорошо объясняется также склонность к ассоциации у молекул, содержащих ОН-групиы. В жидкой воде, [c.79]

Эти свойства жидкой воды связаны с необычайностью ее структуры, которая и заключается в наличии водородной связи, образующейся в молекулах воды вследствие существования неподелен-ных электронных пар. Электронные пары расположены на двух орбиталях, лежащих в плоскости, перпендикулярной к плоскости НОН (рис. 1.5). За счет неподеленных пар электронов в каждой молекуле воды могут возникнуть две водородные связи. Еще две связи могут обеспечить два водородных атома. Таким образом, только одна молекула воды в состоянии образовать четыре водородных связи. Благодаря этому результирующее распределение зарядов в молекуле воды напоминает тетраэдр, два угла которого заряжены положительно, а два — отрицательно. Результирующий центр положительных зарядов находится посредине между протонами. Он отделен от результирующего центра отрицательных зарядов, расположенного вблизи атома кислорода с противоположной Т5Т протона стороны. Вследствие этого молекула воды оказывается электрическим диполем с дипольным моментом, равным Кл-м (отсюда и высокая диэлектрическая проницаемость воды, и связанная с ней способность растворять ионные вещества). [c.23]

Механизм этих взаимодействий определяется не взаимодействием самих гидрофобных групп (алифатических или ароматических) и не отталкиванием молекул воды такими фуппами. Причина состоит в изменении структуры воды при растворении таких веществ. В жидкой воде существуют мощные межмолекулярные взаимодействия, обусловленные возникновением водородных связей и приводящие к образованию упорядоченных лабильных сфуктур - кластеров. При растворении полярных (гидрофильных) веществ происходит перестройка структуры воды. Однако при растворении неполярных (гидрофобных) веществ такой перестройки не происходит, и процесс растворения оказывается энергетически невыгодным. При этом более энергетически выгодной является ассоциация молекул растворяемого [c.347]

Подобно твердому телу жидкость обладает определенной структурой. Например, структура жидкой воды напоминает структуру льда. Молекулы НаО также соединены друг с другом посредством водородных связей, и для большинства молекул сохраняется тетраэдрическое окружение. Однако в отличие от льда в жидкой воде проявляется лишь ближний порядок — за счет изгиба и растяжения водородных связей относительное расположение тетраэдрических комплексов оказывается неупорядоченным. Кроме того, вследствие перемещения молекул часть водородных связей разрывается и состав комплексов постоянно меняется. Непрерывное перемещение частиц определяет сильно выраженную самодиффузию жидкости и ее текучесть. [c.151]

Молекулярная масса парообразной воды равна 18 и отвечает ее простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путем изучения ее растворов в других растворителях, оказывается более высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация молекул, т. е. соединение их в более сложные агрегаты. Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления и кипения воды (см. рис. 4.48). Как уже говорилось, ассоциация молекул воды вызвана образо-ванием между ними водородных связей. [c.212]

При плавлении льда его структура разрушается. Но и в жидкой воде сохраняются водородные связи между молекулами образуются ассоциаты — как бы обломки структуры льда, — состоящие из большего или меньшего числа молекул воды. Однако в отличие от льда каждый ассоциат существует очень короткое [c.212]

Под теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании одного моля вещества до высших окислов при данных условиях (Р, Т). Сгорание называется полным, когда углерод, водород, азот, сера, хлор и бром, входящие в соединение, превращаются соответственно в диоксид углерода, жидкую воду, молекулярный азот, диоксид серы и галогено-водородную кислоту. Теплоту сгорания веществ определяют сжи- [c.209]

К цепи молекул подходит протон, или ион НзО" " (показано стрелкой). Предположим, что в ассоциатах заряд переходит вдоль цепи молекул. Нарисуйте схему того же фрагмента, но с зарядом, перешедшим на другой конец цепи молекул. Какова роль водородных связей в процессе переноса протона в жидкой воде Опишите процесс переноса протона в воде. [c.52]

По сравнению с диаграммами состояния других веществ диаграмма состояния воды обнаруживает ряд особенностей. В жидкой воде молекулы расположены очень упорядоченно благодаря сильным взаимодействиям, обусловленным в основном водородными связями, что сказывается на наклоне кривых плавления и испарения и на значениях относящихся к ним термодинамических данных. [c.29]

Изменение энтальпии при испарении жидкости может быть вычислено, если известны, как минимум, два значения давления пара при двух температурах. Разрыв водородных связей в структуре жидкой воды требует дополнительного количества [c.31]

В жидкой воде на долю ориентационного взаимодействия, т. е. взаимодействия диполь-диполь и через водородную связь, [c.75]

Жидкий аммиак также имеет очень упорядоченную структуру, но тенденция к упорядочению у него значительно слабее, чем у воды. Это объясняется более низкой электроотрицательностью азота и благодаря этому меньшей способностью образовывать водородную связь, а также наличием одной орбитали с парой электронов в молекуле ЫНз. Вследствие этого одна молекула аммиака может образовать дополнительно связь только с одним атомом водорода. Поэтому молекулы аммиака образуют в основном плоскостные структуры, а не пространственные, типичные для жидкой воды. [c.76]

Физики Бернал и Фаулер (Англия), тщательно проанализировавшие результаты рентгеноструктурного исследования воды, в 1933 г. установили, что ж жидкой воде остаются фрагменты структуры льда. Для большей части молекул в жидкой воде сохраняется тетраэдрическое окружение, которое они имели в структуре льда среднее координационное число молекул в воде близко к четырем, так, при 2, 30 и 83 С оно равно соответственно 4,4 4,6 и 4,9. Большая часть водородных связей, соединяющих молекулы Н1О в кристалле льда, сохраняется и в воде доля разорванных водородных связей при О, 25, 60 и 100 С составляет соответственно около 9, 11, 16 и 20%. [c.167]

В жидкой воде молекулы ассоциированы, т.е. объединены в более крупные частицы, причем устанавливается равновесие между молекулами воды, связанными в ассоциаты, и свободными молекулами воды. Наличие ассоциатов повышает температуру и кристаллизации, и испарения воды, и диэлектрическую проницаемость. При увеличении температуры растет доля свободных молекул. При испарении воды ассоциаты разрушаются и водяной пар при невысоких давлениях состоит из свободных молекул Н2О. Однако при повышении давления молекулы воды сближаются и образуют водородные связи, происходит ассоциация молекул. По мере повышения давления пар приближается по своему строению к жидкому состоянию. Это вызывает увеличение растворимости в паре соединений с ионными связями. [c.343]

Типичным примером жидкости, для которой структурные особенности выступают на передний план, является жидкая вода. Сейчас предложено множество моделей структуры жидкой воды, начиная с простейших ассоциатов, льдоподобной модели и кончая образованиями, характерными для полипептидов и полинуклеотидов бесконечно н беспорядочно разветвленный гель с быстро возникающими и исчезающими водородными связями. Выбор определенной модели жидкой воды зависит от изучаемых свойств. [c.136]

Таким образом, особенность структуры жидкой воды проявляется в пространственной сетке водородных связей и наличии в ней пустот, которые могут заполняться молекулами. В связи с этим жидкая вода проявляет особые свойства по сравнению с темн, которые следовало бы ожидать от характера изменений их в ряду сходных соединений Н2О, [c.137]

В жидкой воде устанавливается равновесие между связанными в ассоциаты и свободными молекулами. При повышении давления молекулы воды сближаются, образуют водородные связи, происходит ассоциация молекул. По мере повышения давления пар приближается по своему строению к жидкому состоянию. Это вызывает увеличение растворимости в паре соединений с ионными связями. [c.83]

В жидкой воде молекулы ее связаны друг с другом водородными связями, возникающими между водородом одной молекулы воды и кислородом другой. При температурах, близких к 0°С, действие водородных связей приводит к значительной упорядоченности в расположении молекул воды. Уже в жидкости возникает подобие кристаллической структуры, в которой каждая молекула воды связана с четырьмя соседями. Эта структура (тетраэдрическая) получает полное развитие при затвердевании воды и характерна для льда [c.131]

Какое влияние оказывает водородная связь на свойства аммиака, фтороводорода и воды Объясните, почему лед легче жидкой воды. [c.57]

Например, в жидкой воде молекулы последней связаны друг с другом за счет водородной связи, которую принято обозначать точечным пунктиром [c.123]

Так как при этом первоначальная связь водорода со своим собственным кислородом не теряется, он оказывается одновременно стянутым с двумя кислоро-дами и тем самым связывает обе молекулы воды друг с другом. Подобным же образом, за счет образования водородных связей могут стянуться вместе три, четыре и более молекул воды. По-видимому, в жидкой воде каждая из них сцепляется с другими, в среднем, двумя водородными связями. [c.136]

Прочность водородной связи гораздо меньше, чем обычных валентных (энергия ее для воды составляет примерно 5 ккал/моль). Поэтому стянувшиеся вместе молекулы могут разойтись, затем вновь стянуться в других комбинациях и т. д. В результате жидкая вода одновременно с простыми молекулами H2O всегда содержит и более сложные молекулярные агрегаты (НгО) . Расчетным путем было показано, что отдельные молекулы (НгО)2 должны присутствовать в водяном паре даже при очень высоких температурах. Имеются указания и на их наличие в атмосфере. [c.136]

Прн ноджнгании смеси 2 объемов водорода с 1 объемом кис-лорода соединение газов происходит почти мгновенно г о всей массе смеси и сопровождается сильным взрывом. Поэт( му такую смесь называют гремучим газом. Стандартная энтальпия этой реакции в расчете иа 1 моль образующейся жидкой воды равна —285,8 кДж, а в расчете на 1 моль водяного пара —241,8 кДж. Таким образом, при горении водорода выделяется большое количе" ство теплоты. Температура водородного пламени может достигать [c.345]

В результате проведенного выше анализа данных по плотности прочно связанной воды можно сделать вывод, что высокая энергия взаимодействия ее молекул с активными центрами гидрофильной поверхности и, как следствие, друг с другом еще не предопределяет повышенной по сравнению с объемной плотности связанной воды. Поверхность навязывает адсорбционным слоям структуру, зависящую от топографии и природы активных центров, т. е. в определенном смысле оказывает разу-порядочивающее действие на связываемую воду. Конечно, подвижность адсорбированных на гидрофильных поверхностях молекул воды, как это следует из анализа изменений энтропии при адсорбции [85] и данных ЯМР (см., например, [86]), намного ниже, чем в жидкой воде. Но приспособление адсорбционного водного слоя к топографии активных центров приводит к нарушению в нем целостности сетки межмолекулярных водородных связей в ИК-спектрах сорбированной воды полосы валентных колебаний слабо нагруженных ОН-групп воды существенно выше, чем в жидкой воде [66]. [c.35]

Действительно, спектры ЯМР высокого разрешения протонов воды в дисперсиях а- и Ь -монтмориллонита [103] характеризуются сдвигом резонансного сигнала в сторону более сильного поля. Это указывает на то, что под влиянием поверхности часть водородных связей в воде граничных слоев толщиной й 7,5 нм (межчастичное расстояние —15 нм) разрушается. Приведенные результаты нашли независимое подтверждение при изучении ИК-спектров водных дисперсий Ыа-монт-мориллонитрила 20—110%-й влажности в области составной полосы (5200—4900 см ) деформационного и валентного асимметричного колебаний связей ОН (г-2 + з) [Ш]- В цитируемой работе было показано, что вклад высокочастотной составляющей 5200 СМ , относящейся к слабосвязанным молекулам воды, в интегральную интенсивность сложной полосы для дисперсий выше, чем для жидкой воды. ИК-спектры полимолекулярных адсорбционных слоев на поверхности кварца в области валентных ОН-колебаний [112] также обнаруживают увеличение поглощения при 3600 см , характерного для слабо нагруженных ОН-групп молекул воды, хотя основная полоса 3400 см сдвинута по сравнению с аналогичной полосой в спектре жидкой воды в сторону меньших частот. (Последнее, по-видимому, связано с образованием более прочных водородных связей между поверхностными гидроксильными группами кварца и адсорбированными молекулами воды первого слоя.) Таким образом, приведенные выше данные указывают на то, [c.39]

ЛИШЬ около 30% имеюшихся в нем водородных связей. Жидкая вода не состоит из изолированных, несвязанных между собой молекул напротив, она содержит области, или кластеры, молекул, связанных водородными связями. Таким образом, в жидкой воде частично сохраняется структура водородных связей кристаллического льда. По мере повышения температуры кластеры разрушаются, и объем жидкости продолжает уменьшаться. Но при дальнейшем повышении температуры начинает сказываться тепловое расширение. Поэтому жидкая вода имеет минимальный молекулярный объем, т.е, максимальную плотность, при 4°С. [c.621]

Теплоемкость жидкой воды примерно в 2 раза преросходит теплоемкость льда прн 0°С они равны соответственно 18,16 и 9,11 кал/град моль. Такого большого различия теплоемкостей не наблюдается для других веществ. Причина этого заключается в том, что при повышении температуры жидкой воды энергия затрачивается не только на обычное усиление теплового движения частиц, но также еще и на указанный выше разрыв связей между молекулами. Этим же объясняется и наблюдаемая наибольшая плотность воды при 4,0° С (точнее при 3,98 С). Это становится понятным, если учесть, что с повышением температуры уменьшается доля молекул, связанных между собой водородными свя-зями. - [c.167]

Действие воды на различные металлы весьма разнохарактерно, что завиент от активности металла. Жидкая вода для активных металлов является источнико.м водородных нонов н разлагается ими [c.223]

Так, структура жидкого бензола определяется в основном дисперсионным взаимодействием неполярных молекул и при введении в бензол другого вещества с неполярными молекулами, например гексана, характер взаимодействия между молекулами не меняется. Структуру возникающего раствора, как и индивидуальных жидкостей, обусловливают те же ненаправленные и ненасыщаемые дисперсионные силы. Следствие этого — хорошая растворимость гексана в бензоле и бензола в гексане. Если же внести бензол в воду, то происходит разрыв водородных связей и нарушение структуры жидкой воды без образования более прочных новых связей. Отсюда ясна причина плохой растворимости бензола в воде. [c.160]

В действительности дело обстоит гораздо сложнее, чем это указано в уравнении (15.2). Из разд. 11.3, ч. 1, известно, что жидкая вода пронизана водородными связями. Существование каркаса из водородных связей обусловливает многие специфические свойства воды, например ее высокую полярность, а также высокие температуры плавления и кипения. Много исследований было посвящено выяснению того, каким образом ионы встраиваются в сложную структуру жидкой воды. Экспериментальные исследования показывают, что ионы Н могут частично существовать в воде в виде ионов гидроксония. Действительно, можно выделить соли состава HjO l , НзО СЮ и другие, в кристаллической рещетке которых несомненно имеется ион НзО . Но поскольку молекулы воды связаны друг с другом прочными водородными связями, ион НзО в растворе тоже связан водородными связями с другими молекулами воды. Это делает возможным существование ионов, показанных на рис. 15.3, которые были обнаружены экспериментально. [c.72]

Реакция (15.8) представляет собой самопроизвольную диссоциацию растворителя. Она осуществляется лишь в очень небольшой степени. При комнатной температуре лишь примерно одна из каждых 10 молекул находится в диссоциированной форме. Как известно, в жидкой воде имеются прочные водородные связи. Это означает, что атом водорода, принадлежащий одной молекуле воды, притягивается к неподеленной паре электронов на атоме кислорода соседней молекулы. В некоторых случаях возможен полный перенос протона к соседней молекуле. По-видимому, одновременно происходит перенос от другой молекулы к атому кислорода, который лишился своего протона. В резу.гтьтате этих легко идущих переносов протона от одной молекулы к другой в воде в среднем существует некоторая часть молекул, правда очень незначительная, находящихся в диссоциированной форме. Ни одна конкретная молекула не остается в таком состоянии достаточно длительное время равновесие восстанавливается очень быстро. Установлено, что в среднем перенос протона от одной молекулы воды к другой происходит приблизительно 1000 раз в секунду. [c.75]

Известно, что вода — сильно структурированная жидкость. Существующие модели жидкой воды признают наличие в ней ближнего порядка — участков, имеющих льдоподобную ажурную тетраэдрическую структуру (кластеров), в которых молекулы воды соединены водородными связями. Кластеры находятся в равновесии с несвязанными молекулами воды, заполняющими области неплотной упаковки внутри структуры воды. Вода, связанная в кластерах, имеет меньшую энергию и энтропию, чем свободная, так как образование водородных связей сопровождается выделением тепла и возрастанием упорядоченности в системе. Структурированная вода обладает также меньшей плотностью и трансляционной подщжност1>ю, большей теплоемкостью. Несвязанная вода имеет большую плотность, но лишена упорядоченности. [c.51]

Водородная связь играет большую роль в процессах, происходящих при обычных температурах. Она обусловливает спира 1ьные конфигурации вторичной структуры молекул белков, нуклеиновых кислот и важна в биологических процессах, например, в механизме памяти. Водородная связь ответственна за сильную ассоциацию молекул и высокую диэлектрическую постоянную не только воды, ио и спиртов, и других жидкостей. Благодаря водородным связям лед легче жидкой воды, так что лед образуется на поверхности воды и предохраняет оставшуюся жидкую воду от потери тепла. [c.157]

Наоборот, если энергия взаимодействия молекул А и А или В и В больше, чем, А и В, то одинаковые молекулы одного и того же компонента будут связываться между собой и растворимость А в В понизится. Это часто наблюдается при значительной полярности одного из компонентов раствора, например, полярный хлороводорбд мало растворим в неполярном бензоле. Этим же объясняется небольшая растворимость неполярных и малополярных веществ в полярном растворителе, например в воде. Молекулы Н]0 в жидкой воде связаны друг с другом сильными водородными связями, поэтому притяжение неполярных молекул к [c.251]

Строение жидкой воды. Как уже указывалось (см. стр. 260), молекулы Н2О в кристаллической решетке льда связаны друг с другом водородными связями. Кристаллическая структура льда весьма далека от плотнейше упаковки. Если произвести расчет, обратный описанному на стр. 10, и исходя из определенного рентгенографически радиуса молекулы Н2О в структуре льда (1,38 А) подсчитать плотность воды, соответствующую плотнейшей упаковке, то мы получим значение 2,0. Эта величина более чем в два раза превышает плотность льда, которая равна 0,9. [c.279]

Таким образом, зависимость термодинамических величин q и Ст от л и рассмотренные ИК спектры указывают на начальную фиксацию кислорода молекулы воды на катионах и связывание с ионами кислорода решетки цеолита одного водорода этой молекулы (высокая теплота адсорбции, низкая теплоемкость и узкая полоса валентных колебаний другой свободной группы ОН молекулы воды). Затем идет фиксация молекул воды между катионами К" , что обуславливается располол<ением, концентрацией и гидрофобным характером этих больш-их катионов (см. рис. 2.9). Когда эти возможности исчерпаны, теплота адсорбции падает, а теплоемкость возрастает в соответствии с разрывом при нагревании водородных связей в некоторой части образованных при адсорбции воды ассоциатов. Дальнейший рост q и падение Ст обусловлены, в основном, образованием водородно-связанной сетки ассоциатов воды, фиксированной на поверхностях полостей этого цеолита. Когда образование этих ассоциатов завершено, q снова падает, а Ст растет. Наконец, перестройка сетки ассоциатов при заполнении центральных частей полостей цеолита ведет снова к росту q (уже небольшому) и падению Ст до величины, довольно близкой к теплоемкости жидкой воды. Изменения в инфракрасном спектре при адсорбции воды цеолитом KNaX подтверждают, что с ростом происходит поочередное усиление и ослабление водородной связи. Для цеолита NaX этого не наблюдается. [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология