PHẦN 1: HÓA HỌC NƯỚC - Chương 1: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÓA NƯỚC

Nước là một hợp chất hoá học rất đặc biệt, trong đó mỗi nguyên tử hiđro góp mộtđiện tử vào đôi điện tử dùng chung với nguyên tử oxy để tạo thành liên kết cộng hóatrị. Trong mỗi phân tử nước có hai nguyên tử hiđro và một nguyên tử oxy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
PHẦN 1: HÓA HỌC NƯỚC - Chương 1: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÓA NƯỚC PHẦN 1: HÓA HỌC NƯỚC Chương 1: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÓA NƯỚC1. 1. Nước và tính chất của nước1.1.1. Thành phần, cấu tạo và tính chất của nướca. Thành phần, cấu tạo của nước Nước là một hợp chất hoá học rất đặc biệt, trong đó mỗi nguyên tử hiđro góp mộtđiện tử vào đôi điện tử dùng chung với nguyên tử oxy để tạo thành liên kết cộng hóatrị. Trong mỗi phân tử nước có hai nguyên tử hiđro và một nguyên tử oxy. 3000 C H2 O2 H2O Hai nguyên tử hiđro liên kết với oxy tạo góc liên kết 105o. Trong nguyên tử oxy, hạt nhân của nó thường có điện tích rất mạnh. Chính vì thếnó có xu hướng kéo điện tử bật khỏi nguyên tử hiđro nhỏ hơn. Kết quả là chúng có ưuthế trong mối liên kết cộng hóa trị. Do đó, trong phân tử nước có điện tích dương gầnvới nguyên tử hiđro và có điện tích âm gần với nguyên tử oxy. Hyđro có 3 đồng vị Proti (1H), Dơtri (2H) và Triti (3H). Trong thiên nhiên 1Hchiếm từ 99,985 ÷ 99,986% tổng số nguyên tử; 2H chiếm từ 0,0139 ÷ 0,0151% tổng sốnguyên tử; đồng vị 3H có tính phóng xạ, với chu kỳ bán hủy là 12,4 năm. Oxy cũng có 6 đồng vị: 14O, 15O, 16O, 17O, 18O, 19O nhưng chỉ có 3 đồng vị thiênnhiên là 16O (chiếm 99,759% tổng số nguyên tử), trong khi đó 17O (chiếm 0,037%) và18 O (chiếm 0,037%). Hiđro được phát hiện vào thế kỷ thứ 16, do nhà giả kim thuật người thụy sỹ làparaxen (1493-1541). Oxy được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1711 do Karl WilhemScheele do một nhà hóa học người thụy điển (1742-1786). Nước có M = 18 là nước thường, chiếm 99,8% tổng lượng nước tự nhiên. Nước có M ≥ 19 là nước nặng, chiếm 0,2% tổng lượng nước tự nhiên. Hàm lượng các loại nước nặng trong tự nhiên phân bố rất khác nhau. Nguyênnhân là do hàng loạt các quá trình vật lý, hóa học, sinh học xảy ra khác nhau tạo ra sựphân bố các đồng vị (H và O) khác nhau. Nước là một phân tử phân cực, nên các phân tử nước có tính chất hấp dẫn lẫnnhau nhờ lực hút tĩnh điện. Sự hấp dẫn này tạo nên mối liên kết hiđro, nhờ đó ở nhiệtđộ thường chúng ở trạng thái lỏng. Giữa các nhóm phân tử nước tồn tại xen kẽ với cácphân tử nước đơn lẻ: mH2O ⇔ (H2O)m có ΔH < 0. Giá trị m thay đổi theo nhiệt độ (ở thể hơi m = 1; ở thể rắn m = 5;...). Ở trạng thái rắn, cấu trúc cơ bản gồm một phân tử nước ở trung tâm và bốn phântử xung quanh, tập hợp thành hình dạng tứ diện (hình 1). 1 Sự bền hóa cấu trúc của nước đá không những do có mặt các ion lỗ trống của nó,mà còn do đưa thêm vào những phân tử tạo được liên kết hiđro với các phân tử nước.Mặt khác, cấu trúc của nước được làm bền, khi nước còn nằm ở trạng thái lỏng và khitrộn lẫn nó với chất khác.b. Một số tính chất của nước - Nước thường và nước nặng có những tính chất vật lý khác nhau: Bảng 1. Một số tính chất vật lý của nước Nước thường Nước nặng Tính chất vật lý 1 Η 2 16Ο (Η 2Ο ) 2 Η 2 16Ο ( D2Ο ) Tỷ khối (d) ở 277oK 1 1,1056 To nóng chảy (oK) 273 276,8 To sôi (oK) 373 374,42 - Ở áp suất khí quyển là 1 atm, nước đông đặc ở OoC, sôi ở 100oC, rất cao so vớiđiểm sôi của các hợp chất tương tự cùng nhóm. - Nhiệt độ sôi của nước giảm khi áp suất bên ngoài giảm: Bảng 2. Mối liên hệ giữa nhiệt độ sôi và áp suất của nước thường Nhiệt độ sôi toC 0 10 20 30 40 50 100 Áp suất P (mmHg) 4,5 9,2 17,5 31,8 55,3 92,5 760 - Nước là một loại dung môi rất tốt, có khả năng hòa tan một số chất rắn, khi nồngđộ chất tan trong nước càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao và nhiệt độ đông đặc củadung dịch càng thấp. - Độ hoà tan của các khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. - Sức căng bề mặt của nước lớn hơn sức căng bề mặt của các chất lỏng khác. - Nước là chất lỏng không có màu, trong suốt, cho ánh sáng và sóng dài đi qua (hấpthụ ánh sáng sóng ngắn mạnh hơn) giúp cho quá trình quang hợp có thể thực hiện ở độsâu trong nước. - Nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cực đại ở 3,98oC (≈ 4oC) không phải là điểmđóng băng, do vậy mà nước đã nở ra khi đóng băng. Tỷ trọng của nước thay đổi theonhiệt độ. Đối với nước tinh khiết sự thay đổi này như sau: 2 Bảng 3. Sự thay đổi tỷ trọng của nước tinh khiết đối với nhiệt độ t(oC) Tỷ trọng (kg/dm3) t(oC) Tỷ trọng (kg/dm3) ...