Adaugat la data: 2010-08-15
de catre: danutza
Numar pagini: 9
Tip document: .doc
Nivel: Liceu
Dimensiune: 90.5 KB
Downloads: 1
Credite: 0

Din referat: Apa Sursa vietii

Apa
Sursa vietii

Stare naturala.

Apa este una din cele mai raspândite substante în natura, gasindu-se în toate cele trei stari de agregare: solida (gheata, zapada, grindina, chiciura), lichida (apa de ploaie, ape subterane, oceane, mari, fluvii, râuri, lacuri, balti etc.) si gazoasa (vaporii de apa din atmosfera si emanatiile vulcanice).

În natura nu exista apa pura. Apele naturale contin dizolvate cantitati variate de diferite substante.

APA, H2O, masa mol. 18,02, lichid incolor, de culoare albastra-verzuie în straturi groase.

Are structura unghiulara (A 104,5°), care în realitate este pseudo-tetraedrica, rezultata prin hibridizare sp3, molecula de apa dispunând de doi orbitali hibrizi ocupati cu câte o pereche de electroni neparticipanti.

Compozitia a fost stabilita în perioada 1871—1905 prin experientele lui Macquer, Cavendish, Lavoisier, Laplace si altii.

Hidrogenul si oxigenul având mai multi izotopi, apa  obisnuita contine în proportie mica si combinatiile reciproce ale aces¬tora : H216O ; H217O ; H218O ; HD16O ; HD17O ; HD18O; D216O ; D217O ; D218O  si T2O.

Prezinta un pronuntat moment electric de dipol µ 1,84, fiind un bun solvent, capabil sa functioneze ca donor de electroni.

Daca în stare de vapori apa este formata din molecule neasociate, în stare lichida si în gheata, ele sunt asociate prin legatura de hidrogen.

Gheata cristalina are o structura afinata, cu simetrie hexagonala, analoga cu a ß-tridimitului, în care orice molecula de apa este coordinata de alte patru molecule de apa, respectiv fiecare atom de oxigen este înconjurat tetraedric de alti patru atomi de oxigen întocmai ca atomii de carbon în diamant.

Totodata, fiecare atom de oxigen al unei molecule de apa este legat covalent de doi atomi de hidrogen ai moleculei proprii si de alti atomi de hidrogen proveniti din doua molecule diferite, prin legaturi de hidrogen.

Apa prezinta o serie de proprietati anormale dato¬rita asocierii moleculelor prin legaturi de hidrogen.

Astfel, densitatea apei în loc sa scada continuu cu temperatura, asa cum se întâmpla la celelalte lichide, are valoarea maxima la 4°C si anume egala cu unu.

La 0° C, apa se solidifica marindu-si volumul (d.0,9168) cu 9% fiind mai usoara decât apa lichida, pe care pluteste. Valoarea mica a densitatii ghetii este atri¬buita structurii afinate a retelei cristaline.

Drept consecinta, sub 4°C, apa racita îngheata, se ridica la suprafata sub forma unui strat protector fata de temperatura exterioara, facând posibila viata acvatica.

Apa trece în stare de vapori la 100°C marindu-si volumul de ~1700 ori. Intervalul de temperatura anormal de mare în care apa se afla în faza lichida (0°C — 100°C) este atribuit, de asemenea, asocierii moleculelor de apa, res¬pectiv legaturilor de hidrogen.

Cele doua puncte extreme ale apei, de solidificare, respectiv de fierbere la presiune nor¬mala, constituie temperaturile 0°C si 100°C în scara termometrica în grade Celsius.

Caldura specifica mare a apa (4,18 J-g-1) are un rol regulator asupra temperaturii apa, deoarece tem¬peratura lacurilor si marilor se schimba mai lent decât a solu¬lui.

Caldura latenta de vaporizare este anormal de mare : 40,7 kj/mol.

Apa se dovedeste un lichid putin compresibil, prezentând un minim la presiuni joase. În stare pura, ca ur¬mare a unei ionizari proprii extrem de reduse, apa are o conductibilitate electrica mica :

H20       H+ + OH- ; K = 1,04-10-11 la 25°C

Din aceasta cauza, apa pura este greu de electrolizat în schimb, ea are o constanta dielectrica mare ( e 81), fapt care-i confera excelente proprietati ionizante si de dizolvant, fiind unul din cei mai importanti dizolvanti pentru electroliti si chiar pentru combinatii nepolare anorganice si organice.

Solubilitatea substantelor în apa se datoreste fie existentei în molecula aces¬tora de grupe OH capabile sa formeze legaturi de hidrogen cu moleculele de apa, fie caracterului polar al unor ioni apti a se înconjura cu molecule de apa prin forte ion-dipolice.

Conductibilitatea termica a apei este mica, de cca 100 ori mai mica decât a argintului, apa fiind totusi un conductor termic mai bun decât multe lichide organice.

Molecula de apa, dato¬rita caracterului puternic exoterm, este atât de stabila, încât abia se disociaza 10% prin ridicarea temperaturii la 2500°C.

Spre deosebire de oxigen, azot, iod, seleniu, telur, arsen si stibiu, care nu reactioneaza cu apa, numeroase elemente ne-metalice sau metalice descompun apa la diferite temperaturi.

Astfel, clorul reactioneaza la întuneric, bromul la lumina, sulful la fierbere, fosforul la 250°C, borul, carbonul si siliciul la rosu.

Corespunzator cu pozitia lor în seria tensiunilor electrochimice, metalele reactioneaza foarte diferit cu apa asemanator reactiei acestora cu acizii minerali.

Spre deosebire de metalele alcaline care reactioneaza violent cu apa la rece, cu degajare de hidrogen, magneziul reactioneaza numai la 100°C, iar fierul la 800°C.

în contact cu oxizii unor nemetale sau cu oxizi ai unor metale plurivalente în stari de oxidare superioare, apa formeaza acizi, iar cu oxizii metalelor alcaline si alcalino-pamântoase (exceptie beriliul), baze.

Unele carburi, siliciuri, azoturi, fosfuri, arseniuri, sulfuri, selenuri, telururi reactio¬neaza cu apa cu formare de hidroxizi metalici si degajare de compusi hidrogenati corespunzatori.

Sarurile provenite dintr-un acid tare cu o baza slaba hidrolizeaza sub actiunea apei, cu caracter acid, iar cele ale unui acid slab cu o baza tare, cu caracter bazic.

Apa are proprietatea de a cataliza numeroase reactii, cum sunt cele ale halogenurilor cu oxigenul, a hidro¬genului sulfurat cu oxizii de azot, a hidrogenului cu clorul la lumina si altele.

Substantele capabile sa fixeze un numar de molecule de apa si având o compozitie chimica definita se numesc hidrati

Apa ca solvent.  Apa este cel mai important dintre toti sol¬ventii utilizati în tehnica sau aparând în natura.

Apa dizolva electroliti (acizi, baze si saruri), formând solutii în care acesti compusi sunt ionizati.

De aseme¬nea apa dizolva numeroase substante, atât anorganice cât si organice, care contin atomi capabili de a forma legaturi de hidrogen cu moleculele H2O.

Numeroase reactii au loc în solutie apoasa. Printre acestea au o deosebita, însemnatate reactiile biochimice din organismele vii, care la un loc constituie viata.

Solvatare. Hidratare. Solubilitatea se datoreste formarii unor legaturi slabe, între moleculele schitului si ale solventului. Fenomenul se numeste solvatare, iar când solventul este apa, hidratare.

Hidratarea se datoreste fie formarii unor legaturi de hidrogen, în cazul substantelor neionizate, fie unor atractii ion-dipoli; când solutul este compus din ioni.

În solutiile compusilor ionici, ionii de semn contrar ramân, într-o mare masura, despartiti (nu formeaza perechi sau asociatii de ioni), în primul rând din cauza constantei dielectrice mari a apei.

Acesta nu este însa singurul factor care determina solubilitatea mare a electrolitilor în apa.

Unele lichide a caror constanta, dielectrica este mai mare decât a apei nu sunt solventi buni pentru electroliti.

Solubilitatea în apa a compusilor ionici este determi¬nata de puterea mare a acesteia de a solvata ionii. Fiecare ion se înconjoara de-o atmosfera de molecule de apa.

Moleculele apei, datorita momentului lor electric (µ = l,84 D) sunt orientate, în cazul cationilor, cu oxigenul (polul negativ) spre ion, iar în cazul anionilor cu un atom de hidrogen spre ion, în aceste interactiuni solut-solvent, se degaja calduri de hidratare considera¬bile; de acelasi ordin de marime cu energiile de retea .

Un ion se solvateaza cu atât mai puternic (numarul de molecule legate si caldura degajata sunt cu atât mai mari) cu cât volumul ionului este mai mic si sarcina electrica mai mare.

Numarul de molecule de apa, legate de fiecare ion dizolvat, poate fi evaluat cu oarecare aproximatie din experiente de transport al ionilor în electrolize. Urmatoarele date sunt bazate pe masuratori de acest fel:

Ionul:                Li+, Na+, K+, NH4+, OH3+, Mg2+, Ca2+,  Sr2+, Ba2+, Cl-, Br-, I- 

Molecule   H2O

legate de un ion: 13     8     4       4         3       14       10       8      4        2     2   3

Hidratii.

Apa de cristalizare. Metoda curenta pentru purifi¬carea substantelor solide consta în cristalizarea dintr-un solvent.

Din apa substantele se depun fie anhidre, fie sub forma de cristale continând apa de cristalizare.

Asemenea substante se numesc hidrati. Din apa cristali¬zeaza anhidre relativ putine substante (de ex. unele halogenuri, ca NaCl, NaBr, KI, CsI, substante organice ca zaharoza etc.).

Majoritatea electrolitilor si chiar multe substante neionice, anorganice si organice, formeaza hidrati.

Se disting trei mari categorii de hidrati: hidratii electrolitilor (acizi, baze, saruri); hidratii gazelor (stabili de obicei numai sub presiune; v. mai departe) si hidratii compusilor formati din ioni de dimensiuni foarte mari (anioni sau amfioni macromoleculari).

Hidratii din primele doua clase (sin¬gurii de care ne ocupam aici) au compozitie stoechiometrica definita si con¬stanta. Acesti hidrati sunt compusi chimici stabili numai în stare solida.

Prin îndepartarea apei, reteaua cristalina se prezinta; se formeaza substante anhidre a caror retea nu are nici o legatura cu reteaua cristalina a hidratului.