Fysische en chemische eigenschappen van water

De fysische en chemische eigenschappen van water

De eigenschappen van water: algemeenheden en nieuwsgierigheid
De eigenschappen van water: isotopen en moleculaire structuur

Historique

Water werd door de Ouden beschouwd als een van de 4 fundamentele elementen: de wereld was samengesteld uit een mengsel van deze 4 essentiële principes in variabele verhouding. Het werd tot de 1774e eeuw als een eenvoudig lichaam beschouwd. Toen ontdekten verschillende chemici dat water geen eenvoudig lichaam was door de synthese en analyse uit te voeren. Laten we de voorlopers noemen, Priestley die water produceerde uit de verbranding van waterstof (1783), Watts (1783) die de hypothese naar voren bracht dat water geen eenvoudig lichaam was, Monge die zich realiseerde dat synthese onder invloed van een elektrische vonk uit een mengsel van zuurstof en waterstof. Maar het beslissende synthese-experiment was dat van Lavoisier en Laplace (1800) die water synthetiseerden uit waterstof en zuurstof tijdens een gedenkwaardig openbaar experiment. De ontleding van het water vond later plaats, na de ontdekking van de elektrische cel door Volta in 2. De elektrolyse van het water maakte het mogelijk om de respectieve verhouding van zuurstof en waterstof te meten om uiteindelijk te komen tot de bekende chemische formule H1800O. De eerste praktische (en spectaculaire) elektrolyse werd in 1803 in Parijs uitgevoerd door Robertson; de chemische formule werd verduidelijkt door de theoretische werken van Dalton (1811) en Avogadro (XNUMX).

Fysische eigenschappen van water

Water heeft vrij specifieke fysische eigenschappen in vergelijking met andere vloeistoffen. Het verschijnt als een "gestructureerde" vloeistof, en niet verstoord zoals andere vloeistoffen, door het feit dat de elementaire bestanddelen ervan zijn geassocieerd.

De eigenschappen van water dienen als referentie voor internationale standaardisatie van digitale weegschalen: temperatuur, dichtheid, massa, viscositeit, soortelijke warmte. De soortelijke warmte is uitzonderlijk hoog (18 calorieën mol per graad), dit verklaart de grote thermische traagheid van water en zijn regulerende rol van de temperatuur van het aardoppervlak. De oceanen slaan een enorme hoeveelheid warmte op die het herverdeelt door zeestromingen; de verdamping van water absorbeert energie in het aquatisch milieu en verlaagt de temperatuur, de condensatie van de damp in druppeltjes in de wolken herstelt deze warmte naar de atmosfeer. De waterlichamen op het aardoppervlak zijn echte thermische shuttles voor klimaten.

Lees ook: De wereldwijde geo-engineering

De dichtheid van water varieert met zijn temperatuur; het neemt toe wanneer de temperatuur daalt, maar de maximale dichtheid is bij 4 ° C (0,997 g / cm3) en niet bij 0 ° zoals men zou verwachten. Zo bevriezen zeeën en meren van het oppervlak en niet van toen de bodem waar zich, door het gelaagdheidsfenomeen, het dichtste water ophoopt. Water in vaste toestand is lichter dan vloeibaar water (ijsdichtheid: 0,920 g / cm3).

De viscositeit van water is afhankelijk van de isotopensamenstelling: zwaar water is 30% viskeuzer dan gewoon water. De viscositeit neemt eerst af met druk en neemt daarna toe.

De isotherme compressibiliteitscoëfficiënt van water is klein (4,9 10-5 per bar) en als een eerste benadering kunnen we water als niet-samendrukbaar beschouwen. Niettemin werken de grote atmosferische depressies op de zeespiegel die stijgt tijdens stormen. De oppervlaktespanning is hoog: het water is een goed bevochtigingsmiddel (72 dyne / cm); het kruipt in en dringt door alle tussenruimten en poriën van rotsen en bodems door het fenomeen capillariteit. Deze eigenschap is van fundamenteel belang voor de opslag van water in aquifers, voor de oppervlakte-erosie van rotsen (barst onder invloed van vorst: de water-ijspassage ontwikkelt een druk van maximaal 207 KPa). De sterke oppervlaktespanning verklaart ook de sferische vorm van de waterdruppels.

De fysieke toestand van water is afhankelijk van temperatuur en druk. De vloeistof-gasdoorgang wordt conventioneel gemaakt bij 100 ° C bij normale druk maar bij 72 ° C alleen op de top van Everest (8 m). De smelttemperatuur van het ijs neemt af met de druk: onder invloed van een druk wordt het ijs weer vloeibaar: dus schuiven de schaatsers in feite op een dunne film vloeibaar water gevormd onder invloed van de druk van de schaats . Het drievoudige punt van water ligt bij 848 ° C onder 0,01 mbar.

Lees ook: Proefschrift over de natte verbranding en prestaties door Rémi Guillet

Water kan vloeibaar blijven onder het smeltpunt van ijs: dit onderkoelingfenomeen kan tot een temperatuur van -40 ° C worden gehandhaafd. Het wordt verklaard door de afwezigheid van bacteriën om vaste kristallisatie te initiëren. In het wild wordt de kiem geleverd door een gemeenschappelijke bacterie, Pseudomonas syringae. Genetische manipulatie van deze bacterie kan het bevriezen van fruitbomen vertragen of het bevriezen versnellen om kunstmatige sneeuw gemakkelijker te maken.

Water is eindelijk een uitstekend oplosmiddel dat dient als een voertuig voor de meeste ionen op het aardoppervlak.

Chemische eigenschappen van water

Water is een uitstekend oplosmiddel dat een zeer groot aantal zouten, gassen en organische moleculen oplost. De chemische reacties van het leven vinden plaats in een waterig medium; organismen zijn zeer rijk aan water (tot meer dan 90%). Het wordt al lang beschouwd als een neutraal oplosmiddel dat weinig of niet betrokken is bij chemische reacties. De verdunning in water maakte het met name mogelijk de activiteit van de reagentia te vertragen. Water is in feite een zeer agressief chemisch middel dat het risico loopt de wanden van de container die het bevat aan te vallen: in een glazen fles passeren siliciumionen door het water. Zuiver water kan bestaan ​​uit een regelgevend oogpunt, d.w.z. water zonder bacteriële en chemische verontreinigingen, maar het bestaat praktisch niet vanuit een chemisch oogpunt: zelfs gedestilleerd water bevat sporen van ionen of organische moleculen uit pijpen en containers.

Lees ook: Video downloaden: mobiele telefoons, alle cavia's?

Bij chemische reacties komt water eerst tussen door dissociatie in H + -protonen, vaak geassocieerd met H2O om gehydrateerde protonen H3O + te vormen, en in hydroxylionen OH-. Het is de verhouding tussen deze 2 soorten ionen die de pH van de oplossing bepaalt (pH: logaritme van de inverse van de molaire concentratie van H +). Veel metalen kunnen water afbreken en waterstof en een metaalhydroxide produceren.

Het oplossen van ionen (zouten, zuren, basen) is een gevolg van de polaire aard van water. De concentratie ionen in een zout kenmerkt het oplosbaarheidsproduct. De zouten hebben verschillende oplosbaarheidsproductwaarden, wat het fenomeen van fractionele kristallisatie tijdens de verdamping van een zoutoplossing verklaart. In kwelders legt zeewater eerst calciumcarbonaat af, calciumsulfaat, vervolgens natriumchloride en ten slotte zeer oplosbare zouten zoals kalium, jodiden en bromiden.

Een belangrijke eigenschap op het aardoppervlak is het oplossen van CO2, dat een zwak zuur, koolzuur, produceert dat verantwoordelijk is voor de chemische verandering van veel rotsen, met name kalksteenrotsen. De hoeveelheid opgelost CO2 is een functie van druk en een omgekeerde functie van temperatuur. Calciumcarbonaat kan worden opgelost in de vorm van zuur carbonaat en vervolgens opnieuw worden neergeslagen volgens temperatuur- en drukvariaties, zoals in het geval van karstische netwerken.

Bron: http://www.u-picardie.fr/

Lees de eigenschappen van water: isotopen en moleculaire structuur

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *