Химические свойства воды

вода – весьма активное в химическом отношении вещество.

1) Вода реагирует со многими металлами с выделением водорода:

2Na + 2H₂O = H₂ + 2NaOH(бурно)

Не все, а только достаточно активные металлы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях этого типа. Наиболее легко реагируют щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.

Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:

C + H₂O = H₂ + CO(при сильном нагревании)

2) Вода разлагается на водород и кислород при действии электрического тока. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем:

3) Вода реагирует со многими оксидаминеметаллов. В отличие от предыдущих, эти реакции не окислительно-восстановительные, а реакции соединения:

SO2	+	H2O	=	H2SO3
				сернистая кислота

SO3	+	H2O	=	H2SO4
				серная кислота

CO2	+	H2O	=	H2CO3
				угольная кислота

4) Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой. Примеры таких реакций мы уже встречали:

CaO	+	H2O	=	Ca(OH)2
				гидроксид кальция (гашеная известь)

Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Мы уже встречались с такими оксидами. Это ZnO, TiO₂, Cr₂O₃, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/920a7d84-4901-c6ab-ccad-c4cb0bf329c3/view/5) Вода образует многочисленные соединения, в которых ее молекула полностью сохраняется. Это так называемые гидраты. Если гидрат кристаллический, то он называется кристаллогидратом. Например:

CuSO4	+	5 H2O	=	CuSO4^.5H2O
вещество белого цвета (безводный сульфат меди)				кристаллогидрат (медный купорос), синие кристаллы

Приведем другие примеры образования гидратов:

H₂SO₄ + H₂O = H₂SO₄ ^. H₂O (гидрат серной кислоты)

NaOH + H₂O = NaOH ^. H₂O (гидрат едкого натра)

Соединения, связывающие воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха.

6) Особая реакция воды – синтез растениями крахмала (C₆H₁₀O₅)_n и других подобных соединений (углеводов), происходящая с выделением кислорода:

6n CO₂ + 5n H₂O = (C₆H₁₀O₅)_n + 6n O₂ (при действии света)

Окисляемость:
Окисляемость - это величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых (при определенных условиях) одним из сильных химических окислителей.

Существует несколько видов окисляемости воды:

• перманганатная;
• бихроматная;
• иодатная;
• цериевая.

Жёсткость воды:

Жесткость воды - определенное свойство воды, которое связывают с растворенными в ней соединениями магния и кальция, то есть наличием в воде катионов этих элементов (при повышении температуры соли этих металлов выпадают в осадок и образуют весьма прочные отложения). Жесткость воды во многом определяет пригодность воды для использования как промышленных, так и в бытовых целях.
Выделяют 2 типа жесткости воды:
- временная – карбонатная жесткость, обусловлена присутствием на ряду с кальцием, магнием и железом гидрокарбонатных анионов;
- постоянная – некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, соли кальция и магния которых прекрасно растворяются в воде;
- общая жесткость определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости.

Принято классифицировать жесткость воды следующим образом:
- мягкая вода – жесткость 3,0 мг-экв/л и более
- средняя жесткость – от 3,0 до 6,0 мг-экв/л
- жесткая вода – свыше 6,0 мг-экв/мл.

Умягчение воды
Умягчение воды в промышленной водоподготовке - очистка от соединений кальция и магния, обусловливающих жесткость воды. Одним из наиболее эффективных способов умягчения воды является известково-содовый в сочетании с фосфатным. Процесс умягчения основывается на следующих реакциях:

1. Обработка гашеной известью для устранения временной жесткости, удаления ионов железа и связывания СО₂:

2. Обработка кальцинированной содой для устранения постоянной жесткости:

3. Обработка тринатрийфосфатом для более полного осаждения катионов Са²⁺ и Mg²⁺.

Также для умягчения воды применяют мембранные технологии (нанофильтрации и низконапорный обратный осмос), а также технологии ионного обмена.

Катионированиие и анионирование.

Ионитные методы обработки воды основаны на способности некоторых практически нерастворимых в воде материалов вступать в ионный обмен с растворенными в воде солями, сорбируя из обрабатываемой воды одни ионы и отдавая в раствор эквивалентное количество других ионов, которыми ионит периодически насыщается при регенерации. В качестве таких нерастворимых фильтрующих материалов используются катиониты и аниониты.

Катиониты при регенерации их растворами NaCl, H2SO4 или NH4Cl способны обменивать содержащиеся в них катионы (соответственно Na+, H+ или NH4+) на катионы обрабатываемой воды; этот процесс называется катионированием.

Аниониты при их регенерации щелочью NaOH, содой Na2CO3 или поваренной солью NaCl способны как бы заряжаться соответственно анионами ОН-, CO32- или Сl- и затем обменивать их на анионы, содержащиеся в обрабатываемой воде; этот процесс называется анионированием.

Расчёт жёсткости воды:
Количественно жёсткость воды представляет собой молярную концентрацию эквивалента в-ва, обуславливающего жёсткость или требующегося для её устранения, обозначаемую в этом случае как «Ж» и выражаемую в моль-экв/л (моль-экв/дм3, ммоль/л)

52) Физические и химические св-ва кремния. Основные св-ва важнейших соединений кремния.
Физические св-ва:

Кремний (Si) – стоит в 3 периоде, IV группе главной подгруппы периодической системы. Физические свойства: кремний существует в двух модификациях: аморфной и кристаллической. Аморфный кремний – порошок бурого цвета, плотностью 2,33 г/см3, растворяется в расплавах металлов. Кристаллический кремний – это кристаллы темно-серого цвета, обладающие стальным блеском, твердый и хрупкий, плотностью 2,4 г/см3. Кремний состоит из трех изотопов: Si (28), Si (29), Si (30).

Химические св-ва:

Кремний – неметалл. На внешнем энергетическом уровне кремний имеет 4 электрона, что обуславливает его степени окисления: +4, -4, -2. Валентность – 2, 4. Аморфный кремний обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический. При обычных условиях он взаимодействует со фтором: Si + 2F2 = SiF4. При 1000 °C Si реагирует с неметаллами: с CL2, N2, C, S.

Из кислот кремний взаимодействует только со смесью азотной и плавиковой кислот:

По отношению к металлам ведет себя по-разному: в расплавленных Zn, Al, Sn, Pb он хорошо растворяется, но не реагирует с ними; с другими расплавами металлов – с Mg, Cu, Fe кремний взаимодействует с образованием силицидов: Si + 2Mg = Mg2Si. Кремний горит в кислороде: Si + O2 = SiO2 (песок).

Диоксид кремния или кремнезем – стойкое соединение Si, широко распространен в природе. Реагирует со сплавлением его с щелочами, основными оксидами, образуя соли кремниевой кислоты – силикаты. Получение: в промышленности кремний в чистом виде получают восстановлением диоксида кремния коксом в электропечах: SiO2 + 2С = Si + 2СO?.

В лаборатории кремний получают прокаливанием с магнием или алюминием белого песка:

SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si.

3SiO2 + 4Al = Al2О3 + 3Si.

Кремний образует кислоты: Н2 SiO3 – мета-кремниевая кислота; Н2 Si2O5 – двуметакремниевая кислота.

Дата добавления: 2014-12-16