Физични свойства
Водата има няколко важни физически свойства. Въпреки че тези свойства са познати поради вездесъщото присъствие на водата, повечето физически свойства на водата са доста нетипични. Като се има предвид ниската моларна маса на съставните му молекули, водата има необичайно големи стойности на вискозитет, повърхностно напрежение, топлина на изпаряване и ентропия на изпаряването, като всичко това може да се дължи на обширните взаимодействия на водородна връзка, присъстващи в течната вода. Отворената структура на лед, която позволява максимално свързване на водород, обяснява защо твърдата вода е по-малко гъста от течната вода - изключително необичайна ситуация сред обикновените вещества.
| Избрани физични свойства на водата | |
|---|---|
| моларна маса | 18.0151 грама на мол |
| точка на топене | 0,00 ° С |
| точка на кипене | 100.00 ° С |
| максимална плътност (при 3.98 ° C) | 1.0000 грама на кубичен сантиметър |
| плътност (25 ° C) | 0,99701 грама на кубичен сантиметър |
| налягане на парата (25 ° C) | 23,75 тор |
| топлина на синтез (0 ° C) | 6.010 килоджула на мол |
| топлина на изпаряване (100 ° C) | 40,65 килоджула на мол |
| топлина на образуване (25 ° C) | −285,85 килоджула на мол |
| ентропия на изпаряването (25 ° C) | 118,8 джаула на ° С мол |
| вискозитет | 0,8903 сентипоза |
| повърхностно напрежение (25 ° C) | 71,97 дина на сантиметър |
Химични свойства
Киселинно-основни реакции
Водата претърпява различни видове химически реакции. Едно от най-важните химични свойства на водата е способността й да се държи като киселина (протон донор) и основа (акцептор на протони), характерното свойство на амфотерните вещества. Това поведение се вижда най-ясно при автоионизацията на водата: H 2 O (l) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O + (aq) + OH - (aq), където (l) представлява течното състояние, т.е. (aq) показва, че видовете са разтворени във вода, а двойните стрелки показват, че реакцията може да се случи във всяка посока и съществува равновесно състояние. При 25 ° С (77 ° F) концентрацията на хидратиран Н + (т.е., Н 3 О +, известен като хидрониев йон) във вода е 1.0 х 10 -7 М, където М представлява мола на литър. Тъй като една ОН - йон е предназначено за всеки Н 3 О + йон, концентрацията на ОН - при 25 ° С е 1.0 х 10 -7 М. във вода при 25 ° С Н 3 О + концентрация и ОН - концентрация трябва винаги да е 1,0 × 10 −14: [H +] [OH -] = 1,0 × 10 −14, където [H +] представлява концентрацията на хидратирани H + йони в бенки на литър и [OH -] представлява концентрацията на OH - йони в бенки на литър.
Когато една киселина (вещество, което може да произвежда Н + йони) се разтваря във вода, и киселината, и водата допринасят Н + йони в разтвора. Това води до ситуация, при която концентрацията на Н + е по-голяма от 1,0 × 10 −7 М. Тъй като винаги трябва да е вярно, че [H +] [OH -] = 1,0 × 10 −14 при 25 ° C, [OH -] трябва да бъде понижена до някаква стойност под 1,0 × 10 −7. Механизмът за намаляване на концентрацията на OH - включва реакцията H + + OH - → H 2 O, която се проявява до степента, необходима за възстановяване на продукта на [H +] и [OH -] до 1,0 × 10 −14 M. По този начин, когато се добави киселина към водата, полученият разтвор съдържа повече Н + отколкото ОН -; това означава, [H +]> [OH -]. Такъв разтвор (в който [H +]> [OH -]) се казва, че е кисел.
Най-често срещаният метод за определяне на киселинността на разтвора е неговото рН, което се дефинира по отношение на концентрацията на водородни йони: рН = −log [H +], където символния лог означава логаритъм на основа 10. В чиста вода, в която [H +] = 1.0 × 10 -7 М, pH = 7.0. За киселинен разтвор, рН е по-малко от 7. Когато база (вещество, което се държи като акцептор на протони), се разтваря във вода, концентрацията на Н + се намалява, така че [OH -]> [H +]. Основен разтвор се характеризира с рН> 7. В обобщение във водни разтвори при 25 ° С:
| неутрално решение | [H +] = [OH -] | pH = 7 |
| кисел разтвор | [H +]> [OH -] | pH <7 |
| основно решение | [OH -]> [H +] | pH> 7 |
