|
I. Apa H2O
Peste 2/3 din supafaţa terestră este ocupată de mări şi oceane, care formează Oceanul Planetar. Terra este supranumită şi “planeta albastra” datorită acestui fapt.
Din suprafaţa totală a pamântului, evaluată la 510,10 mil. km2, apa Oceanului Planetar ocupa 361,07 mil.km2, adica 70,8%. Se estimează că planeta dispune de 1,37 mild. km3 de apa, dar circa 97,2% este constituită din apa mărilor şi oceanelor.
Omul dispune numai de apele de la suprafaţa solului – adică de aproximativ 30.000 km3, ceea ce înseamna circa 0,002% din total. Consumul de apa ce revine pe om/zi variază între 3 litri, în zonele aride ale Africii şi de 1,045 litri la New York.
Valoarea productivităţii mărilor şi oceanelor se apreciază ca fiind între 0,1 – 0,5 gr/mc/zi.
Oceanul Planetar constituie baza vieţii pe Terra şi generează negentropie în ecosferă.
Apa este cea mai raspândită substanţă compusă şi reprezintă trei sferturi din suprafaţa globului terestru. Ca şi aerul, ea constituie factorul principal al menţinerii vieţii pe pământ.
Apa este o resursă naturală esenţială cu rol multiplu în viaţa economică.
În natură apa urmează un circuit. Se poate vorbi despre apă de ploaie, apa râurilor şi izvoarelor, apa de mare, etc.
Apa pură se obţine din apa naturală prin distilare repetată în condiţii în care să nu poată dizolva gaze din aer sau substanţe solide din recipientele în care este conservată.
a) Structura moleculei de apă.
1H: 1s1; 8O: 1s22s22p4
. .
H : O : ;
. .
H
| . .
H ¾ O : ;
½ H
| H2O
|
Se formează două legături covalente polare O-H. Molecula de apă este covalentă polară; este un dipol.
b) Propietăţile fizice ale apei.
Stare de agregare
| Culoare
| Miros
| Gust
| Pt
| Pf
| Densitatea la 40C
| Conductibilitatea electrică
| Lichid
| Incolor(în straturi groase este albastru)
| Inodor
| Insipid
| 00C
| 1000C
| 1g/cm3
| izolator
|
Cele două temperaturi extreme ale apei, de solidificare respectiv de fierbere la presiune normală, constituie 00C şi 1000C în scara Celsius.
Apa prezintă o serie de propietăţi de celelalte hidruri ale nemetalelor vecine în sistemul periodic. Aceste propietăţi se numesc “anomaliile apei”.
Apa este lichidă într-un interval mare de temperatură (00C şi 1000C). Această anomalie este atribuită asocierii moleculelor de apă prin legături de hidrogen.
Legăturile de hidrogen se realizează între moleculele care conţin hidrogen legat covalent de un element puternic electro negativ care are volum mic şi electroni neparticipanţi.
Legătura de hidrogen este electrostatică, mai mult slabă decât legătura covalentă şi nu implică punerea în comun de electroni.
Densitatea apei variază în funcţie de temperatură:
t0C
| 0
| 4
| 10
| 15
| 20
| r (g/cm3)
| 0,9998
| 1,0000
| 0,9997
| 0,9991
| 0,9982
|
Cauza anomaliilor densităţii este gradul diferit de asociere moleculară. Moleculele care s-au asociat la un anumit moment se pot desprinde pentru a se asocia din nou:
nH2O == (H2O)n
H H H
-----: O – H -----: O – H -----: O – H
. . . . . .
La îngheţare se formează o a doua legătură de hidrogen la atomul de oxigen, motiv pentru care gheaţa are o structură afânată care determină creşterea volumului şi scăderea densităţii. Prin îngheţare apa îşi măreşte volumul cu 9%. Aşa se explica de ce se sparg conductele, cazanele, sticlele când îngheaţă apa în ele şi de ce se crapă pietrele de ger. Majoritatea lichidelor îşi măresc volumul de solidificare. Se ştie că la +40C apa are rmax= 1 g/cm3 ceea ce se datorează faptului că apa este formată din (H2O)2; aceasta presupune existenţa a doua legături de hidrogen.
Apa în stare de vapori este formată din molecule libere (n= 1).
c) Propietăţile chimice ale apei
Experimental s-a demonstrat că apa este o combinaţie chimică foarte stabilă. Ea poate fi descompusă la peste 10000C sau cu ajutorul curentului electric:
2H2O = 2H2+ O2
Apa este foarte reactivă din punct de vedere chimic. Ea reacţionează în anumite condiţii cu metalele, nemetalele, oxizii bazici, oxizii acizi, cu unele săruri.
d) Acţiunea apei asupra metalelor
Metalele: potasiu, calciu, sodiu reacţionează violent cu apa, la rece, cu formare de hidroxid şi degajare de hidrogen.
Na + H2O = NaOH + 1/2H2
Magneziul reacţionează cu apa la cald sau în stare de vapori:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2
Aluminiul este atacat de apă numai dacă este curăţat de stratul protector de oxid:
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
Fierul înroşit reacţionează cu apa în stare de vapori şi formează oxid feroferic (oxid al Fe II şi Fe III): 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Plumbul, cuprul, mercurul, aurul, argintul nu sunt atacate de apă sau de vaporii acestuia.
Unele metale se corodează în prezenţa apei. Atacul este mai puternic în prezenţa oxigenului şi a dioxidului de carbon.
e) Acţiunea apei asupra nemetalelor
Clorul în reacţie cu apa formează apa de clor:
Cl2 + H2O = HCl + HclO
HclO = HCl + [O]
Trecând un curent de vapori de apă peste cocs(carbon) la temperatura de cel puţin 10000C se formează un amestec de monoxid de carbon şi hidrogen, denumit gaz de apă. Reacţia are importanţă industrială:
C + H2O = CO + H2
f) Acţiunea apei asupra oxizilor
Apa reacţionează cu oxizii metalici solubili cu formare de hidroxizi.
Una dintre reacţiile cu importanţă practică o constituie stingerea varului, reacţie puternic exotermă.
CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q
Hidroxidul de calciu obţinut este relativ puţin solubil în apă şi de aceea la stingerea varului se obţine aşa-zisul lapte de var, care reprezintă o suspensie finăde Ca(OH)2 într-o soluţie saturată de hidroxid de calciu.
La dizolvarea dioxidului de sulf în apă are loc şi o reacţie chimică din care rezultă o soluţie acidă, acid sulfuros.
SO2 + H2O = H2SO3
Reacţia cu carbidul sau carbura de calciu la CaC2 duce la formarea acetilenei, substanţă organică utilizată la sudarea şi tăierea metalelor în suflătorul oxiacetilenic:
CaC2 + 2H2O ® HCºCH + Ca(OH)2 + Q
Pentru a vedea tot referatul CLICK AICI
|
