Fizinės savybės
Vanduo turi keletą svarbių fizinių savybių. Nors šios savybės yra žinomos dėl visur esančio vandens, dauguma fizinių vandens savybių yra gana netipiškos. Atsižvelgiant į mažą jo sudedamųjų molekulių molinę masę, vanduo turi neįprastai dideles klampumo, paviršiaus įtempio, garinimo šilumos ir garinimo entropijos reikšmes - visa tai galima priskirti didelėms vandenilinių ryšių sąveikoms, esančioms skystame vandenyje. Atvira ledo struktūra, leidžianti maksimaliai sulieti vandenilį, paaiškina, kodėl kietas vanduo yra mažiau tankus nei skystas vanduo - labai neįprasta padėtis tarp įprastų medžiagų.
| Pasirinktos fizinės vandens savybės | |
|---|---|
| molinė masė | 18,0151 gramo vienam moliui |
| lydymosi temperatūra | 0,00 ° C |
| virimo taškas | 100,00 ° C |
| didžiausias tankis (esant 3,98 ° C) | 1.0000 gramų kubiniame centimetre |
| tankis (25 ° C) | 0,99701 gramo kubiniame centimetre |
| garų slėgis (25 ° C) | 23,75 torras |
| lydymosi šiluma (0 ° C) | 6,010 kilodžaulių moliui |
| garinimo šiluma (100 ° C) | 40,65 kilodžaulio molyje |
| susidarymo šiluma (25 ° C) | –285,85 kilodžaulio molyje |
| garinimo entropija (25 ° C) | 118,8 džaulių / ° C mol |
| klampumas | 0,8903 centipoise |
| paviršiaus įtempis (25 ° C) | 71,97 dynai viename centimetre |
Cheminės savybės
Rūgščių-šarmų reakcijos
Vandenyje vyksta įvairių tipų cheminės reakcijos. Viena iš svarbiausių vandens cheminių savybių yra jo gebėjimas elgtis ir kaip rūgštis (protonų donoras), ir kaip bazė (protonų akceptorius), būdinga amfoterinių medžiagų savybė. Šis elgesys aiškiausiai pastebimas vykstant vandens autoionizacijai: H 2 O (l) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O + (aq) + OH - (aq), kur (l) žymi skystąją būseną, (aq) rodo, kad rūšys ištirpsta vandenyje, o dvigubos rodyklės rodo, kad reakcija gali vykti abiem kryptimis ir egzistuoja pusiausvyros sąlyga. 25 ° C (77 ° F) temperatūroje hidrato H + (ty H 3 O +, žinomo kaip hidronio jonas) koncentracija vandenyje yra 1,0 × 10 –7 M, kur M reiškia molius litre. Nes vienas OH - jonų yra pagamintas ir skirtas kiekvienas yra H 3 O + jonų, iš OH koncentracijos - esant 25 ° C yra taip pat 1,0 × 10 -7 M. vandenyje, esant 25 ° C, H 3 O + koncentracija ir OH - koncentracija visada turi būti 1,0 × 10 –14: [H +] [OH -] = 1,0 × 10 –14, kur [H +] žymi hidratuotų H + jonų koncentraciją moliais litre, o [OH -] žymi OH - jonų moliais litre.
Kai rūgštis (medžiaga, galinti sudaryti H + jonus) ištirpsta vandenyje, tiek rūgštis, tiek vanduo prisideda prie H + jonų. Tai lemia situaciją, kai H + koncentracija yra didesnė nei 1,0 × 10 –7 M. Kadangi visada turi būti tiesa, kad 25 ° C temperatūroje [H +] [OH -] = 1,0 × 10 –14, [OH -] turi būti sumažinta iki tam tikros vertės žemiau 1,0 × 10 −7. Už sumažinti OH koncentracijos mechanizmas - apima reakcijos H + + OH - → O 2 O, kuri atsiranda tiek, kiek reikia atkurti [H produkto +] ir [OH -] iki 1,0 × 10 -14 M. Tokiu būdu, kai yra pridedama rūgšties į vandenį, gautas tirpalas yra daugiau H + nei OH -; tai yra, [H +]> [OH -]. Sakoma, kad toks tirpalas (kuriame [H +]> [OH -]) yra rūgštus.
Labiausiai paplitęs metodas tirpalo rūgštingumui nustatyti yra jo pH, kuris apibrėžiamas atsižvelgiant į vandenilio jonų koncentraciją: pH = −log [H +], kur simbolio žurnalas žymi bazės-10 logaritmą. Švariame vandenyje, kuriame [H +] = 1,0 × 10 –7 M, pH = 7,0. Rūgštam tirpalui pH yra mažesnis nei 7. Kai bazė (medžiaga, veikianti kaip protonų akceptorius) ištirpinama vandenyje, H + koncentracija sumažėja taip, kad [OH -]> [H +]. Pagrindiniam tirpalui būdinga pH> 7. Apibendrinant, vandeniniuose tirpaluose 25 ° C temperatūroje:
| neutralus sprendimas | [H +] = [OH -] | pH = 7 |
| rūgštus tirpalas | [H +]> [OH -] | pH <7 |
| pagrindinis sprendimas | [OH -]> [H +] | pH> 7 |
