Лулл

Состав воды. Рассмотрим более подробно, как на основании опытных

данных можно вывести химическую формулу воды. При разложении воды электрическим током (с. 14-15) образуются газы: водород - два объема и кислород - один объем. Зная, что 1 л водоро да при нормальных условиях имеет массу 0,089 г, а 1 л кислорода - 1,429 г. можно вычислить массовые отношения выделившихся газов:

(0,089-2): 1,429≈1:8

Так как в молекуле воды не может быть меньше одного атома кислоро да (16 а. е. м.), а простейшее массовое отношение водорода к кислороду рав но 1:8, то в молекуле воды должно быть два атома водорода (2 а. е. м.). Сле довательно, формула воды Н₂O.

Метод определения состава веществ путем их разложения на более простые называют анализом (от греч. «анализис>>> разложение).

В таких же массовых отношениях водород и кислород реагируют при образовании воды. Для проведения этой реакции используют эвдиометр (рис. 49), который представляет собой толстостенную трубку с делениями, за-крытую резиновой пробкой с вставленными медными проволочками. Трубку заполняют дистиллированной водой и опускают открытым концом в сосуд как показано на рисунке 49. В эвдиометр вводят два объема кислорода и два объема водорода (а). Свободные концы проволочек соединяют проводами с индукционной катушкой, а последнюю - с источником электрического тока. Между сближенными концами проволочек проскакивает искра и происходит взрыв. Вода в трубке эвдиометра поднимается на три деления (б). Остается один объем газа, в котором тлеющая лучинка вспыхивает, это кислород. Следовательно, при образовании воды, так же как и при ее разложении, два объема водорода соединяются с одним объемом кислорода. Получение сложных веществ из более простых называют синтезом (от греч. «синтезис» - соединение).

В химии для определения состава веществ и вывода их химических формул пользуются как анализом, так и синтезом. Результаты одного мето- да проверяются другим.

Вода в природе и способы ее очистки. Вода самое распространен- ное на земле вещество. Ею заполнены океаны, моря, озера и реки; пары воды входят в состав воздуха. Вода содержится в организмах животных и расте ний. Так, например, в организме млекопитающих массовая доля воды со ставляет примерно 70%, а в огурцах и арбузах ее около 90%. Природная вода всегда содержит примеси. В зависимости от целей ее использованияприменяют различные приемы очистки. Питьевая вода не должна содержать нерастворенных примесей и болез вотворных микроорганизмов, которые обычно бывают в водоемах. Если воду для питья берут из озер и рек, то ей дают отстояться в специальных

бассейнах (рис. 50) и фильтруют через слой песка. Очищенную от нераство римых веществ воду обрабатывают хлором, а иногда озоном или ультрафио летовыми лучами, которые убивают микроорганизмы.

Чтобы очистить воду от растворенных в ней веществ, применяют пере- гонку, или дистилляцию (с. 10). Большие количества дистиллированной воды, которая используется в аптеках, химических лабораториях, охлади тельных системах автомашин, получают в перегонных кубах или электриче ских дистилляторах.

Физические свойства. Чистая вода бесцветная жидкость, без вкуса и запаха, кипит при 100 °С (при давлении 101,3 кПа), замерзает при 0°С, ее максимальная плотность (при 4°С) равна 1 г/см³. Лед имеет меньшую плот ность, чем жидкая вода, и всплывает на ее поверхность, что очень важно для обитателей водоемов зимой. Вода обладает исключительно большой тепло- емкостью, поэтому она медленно нагревается и медленно остывает. Благода ря этому водные бассейны регулируют температуру на нашей планете.

Химические свойства. При изучении способов получения водорода вы ознакомились с некоторыми свойствами воды (с. 71-73). Вода вступает в реакции замещения с активными металлами (с. 73).

Под действием постоянного электрического тока или высокой температуры (2000 °С) вода разлагается на водород и кислород (с. 1415). Вода вступает в реакции соединения со многими

сложными веществами, например с оксидами. В этом можно убедиться, проделав следующие опыты.

Опыт 1. В фарфоровую чашку помещают немно- го свежепрокаленного оксида кальция СаО (жженая известь) и обливают его водой (рис. 51). При этом вы- деляется большое количество теплоты, так как проис ходит химическая реакция. В результате образуется рыхлый порошок гашеной извести, при растворении которого в воде получается мыльный на ощупь раствор Уравнение реакции оксида кальция с водой следующее.

CaO + H2O = Ca(OH)2

оксид кальция

гидроксид

кальция (основание)

Опыт 2. Наливают в химический стакан немного воды, добавляют не

сколько капель раствора фиолетового лакмуса и сжигают над водой в метал- дической ложечке красный фосфор. Образовавшийся в виде белого дыма фосфора (V) Р₂Оз постепенно растворяется в воде и реагирует с ней. Это подтверждает изменение фиолетовой окраски лакмуса на красную. В данном случае образуется метафосфорная кислота:

P2O3+ H2O = 2HPO

метафосфорная кислота

При повышенной температуре (кипячении) образуется ортофосфорная

P2O3+3H2O2H,ΡΟ