Ako študovať chémiu vody?
Výskum naznačuje, že jedna molekula vody pravdepodobne vytvorí vodíkové väzby s ďalšími dvoma.
Voda je jednou z najčastejšie známych a všeobecne potrebných látok na planéte. Bez nej by život, ako ho poznáme, nebol možný. Je zaujímavé, že voda je na niektorých svojich najzákladnejších úrovniach dosť komplikovaná a ťažko pochopiteľná. Má vlastnosti, ktoré iné kvapaliny nemajú, zaujímavým spôsobom sa k sebe viaže a mnohými rôznymi spôsobmi interaguje s inými chemikáliami.
Metóda 1 z 3: identifikácia základných chemických vlastností
- 1Konceptualizujte chemický vzorec vody. Je dôležité vedieť, čo vlastne znamená chemický vzorec H 2 O. To znamená, že na vytvorenie molekuly vody potrebujete dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka. Znamená to tiež, že ak rozložíte molekulu vody, získate dva vodíky a jeden kyslík.
- Štiepenie vody sa často vykonáva pomocou elektriny v procese známom ako elektrolýza.
- Rastliny tiež štiepia vodu, aby vykonávali fotosyntézu.
- 2Zamyslite sa nad tým, ako do seba zapadajú molekuly vody. Kyslík a vodíky jednej molekuly vody sú kovalentne viazané. To znamená, že zdieľajú elektróny. Molekuly vody však zažívajú aj medzimolekulové sily. Najdôležitejšou medzimolekulárnou silou pre vodu je vodíková väzba. Tieto väzby umožňujú vodíkom jednej molekuly interagovať s kyslíkom druhej.
- Výskum naznačuje, že jedna molekula vody pravdepodobne vytvorí vodíkové väzby s ďalšími dvoma.
- 3Naučte sa ohnutú štruktúru jednej molekuly vody. Každá chemikália má určitý geometrický tvar. Voda tu nie je výnimkou. Každá molekula vody má takzvanú ohnutú štruktúru. Tieto dva vodíky sú navzájom nútené priblížiť sa o viac ako 180 stupňov, pretože kyslík má ďalšie elektróny, ktoré menia tvar.
- Tieto neviazané elektróny sú známe ako " elektróny s voľnými pármi ".
Kyslík a vodíky jednej molekuly vody sú kovalentne viazané. - 4Prečítajte si o polárnych rozpúšťadlách. Pretože kyslík drží elektróny efektívnejšie ako vodík, nie sú zdieľané rovnomerne. To vytvára negatívny koniec (na kyslíku) a pozitívny koniec (na vodíkoch) na molekule vody. Molekuly s pozitívnym a negatívnym pólom sú známe ako polárne molekuly a dobre reagujú s inými polárnymi molekulami. Preto je voda skvelým rozpúšťadlom pre alkohol (polárna kvapalina), ale slabým rozpúšťadlom pre rastlinný olej (nepolárna kvapalina).
- 5Oprášte acidobázickú chémiu. Voda je amfotérna. To znamená, že to môže byť kyselina alebo zásada a bude pôsobiť odlišne v závislosti od prostredia. V kyslom prostredí voda vykazuje základné vlastnosti (prijíma protóny). V zásaditom prostredí bude voda pôsobiť ako kyselina (daruje protóny).
Metóda 2 z 3: rozpoznanie jedinečných vlastností vody
- 1Vedzte, že vodu nájdete v troch skupenstvách prirodzene. Voda je jedinou známou zlúčeninou, ktorú možno v prírodných podmienkach Zeme nájsť ako pevnú látku, kvapalinu a plyn. To umožňuje cirkuláciu vody okolo našej planéty prostredníctvom vodného cyklu. Tekutá voda sa môže odparovať a stúpať, vodná para môže kondenzovať a padať späť na Zem a voda sa hromadí ako ľad v najchladnejších častiach našej planéty (polárne ľadové čiapky).
- 2Zvážte rozšírenie ľadu. Väčšina tekutín po zamrznutí do tuhej formy zhustne (zmenší sa ich objem). Voda je výnimkou. Keď voda zamrzne, expanduje. To umožňuje, aby mrazená voda (ľad) plávala na povrchu tekutej vody.
- Aj preto fľaša vody (alebo iný nápoj primárne vyrobený z vody) často praskne, ak ju necháte v mrazničke.
Dôvodom je, že časť vody sa zahreje natoľko, že zostane vo forme vodnej pary. - 3Zoznámte sa so základnými vlastnosťami tekutiny. Voda ako pevná látka má pevný tvar kryštálu. Väčšinou však myslíme na vodu v tekutej forme. Tekutiny (kvapaliny a plyny) nemajú definovaný tvar a budú sa zhodovať s tvarom ich nádoby. Hlavný rozdiel medzi tvarom kvapaliny a plynu je v tom, že plyny expandujú a naplnia celú nádobu a kvapaliny sú držané bližšie k sebe medzimolekulovými silami.
- 4Nepodceňujte dôležitosť vody pre život, ako ju poznáme. Zhruba sedemdesiat percent zeme je pokrytých vodou. Voda tvorí viac ako polovicu ľudského tela a niektoré organizmy tvoria až deväťdesiat percent vody. Nie je známy žiadny organizmus, ktorý by dokázal prežiť bez vody.
Metóda 3 z 3: vykonávanie základných experimentov s vodou
- 1Ukážte polaritu vody. Pretože molekuly vody majú kladný a záporný koniec, sú považované za polárne. Túto polaritu môžete ukázať pohybom magnetu (alebo iného zdroja elektromagnetického poľa) smerom k vode, ktorá vyteká z kohútika. Voda sa ohne v reakcii na magnet, pretože nabité konce vody budú odpudzovať voči magnetickému poľu alebo sa k nemu budú ohýbať.
- 2Odparte vodu z misky. Naplňte pohár alebo misku takmer plnou vodou. Označte hladinu vody, aby ste si zapamätali, s ktorou vodou začnete. Vodu postavte pred slnečné okno a nechajte ju tam niekoľko hodín. Vracajte sa pravidelne a kontrolujte hladinu vody. Zakaždým označte novú úroveň.
- Všimnete si, ako voda klesá stále nižšie. Dôvodom je, že časť vody sa zahreje natoľko, že zostane vo forme vodnej pary. Toto je známe ako odparovanie.
To znamená, že na vytvorenie molekuly vody potrebujete dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka. - 3Kondenzujte vodu na povrchu. Do hrnčeka nalejte horúcu vodu a pohár zakryte viečkom. Na veko položte kocku ľadu. Keď sa horúca voda odparí, para príde do kontaktu so studeným viečkom a kondenzuje. To umožní, aby sa na viečku vytvorili malé kvapôčky vody.
- Priehľadné alebo priehľadné veko vám umožní najlepšie vidieť kvapôčky.
- 4Roztiahnite vodu zmrazením. Naplňte plastovú fľašu vodou. Fľašu prikryte hliníkovou fóliou a vložte ju opatrne do mrazničky. Keď voda zamrzne, vyberte fľašu a sledujte výsledky.
- Všimnete si, že voda expandovala hore a von z fľaše a mrzla aj na fóliu.
- Vyhnite sa používaniu čiapky. To by mohlo spôsobiť, že voda pri mrazení praskne z fľaše.
- Buďte usilovní pri hľadaní znalostí o vode. Je toho veľa, čo sa dá naučiť.
- Napriek tomu, že voda je veľmi dobre známa, nie je tak ľahko pochopiteľná.
Prečítajte si tiež: Ako pripraviť akrylamidový gél?
Otázky a odpovede
- Ako vytvoríte vodu z vodíka a kyslíka?Na vyvolanie reakcie je potrebné dostatočné množstvo tepla a je ťažké ho ovládať. Reakcia kyslíka a vodíka je vysoko exotermická (tj. Uvoľňuje energiu vo forme tepla), čo môže spôsobiť, že ich kombinácia je nebezpečná a výbušná. Preto sa neodporúča vytvárať vodu s použitím veľkého množstva vodíka a kyslíka alebo bez vhodného školenia a vybavenia.
