Propriedades físicas
A água tem várias propriedades físicas importantes. Embora essas propriedades sejam familiares por causa da onipresença da água, a maioria das propriedades físicas da água são bastante atípico . Dada a baixa massa molar de seu constituir moléculas, a água tem valores invulgarmente grandes de viscosidade, tensão superficial , calor de vaporização e entropia de vaporização, tudo o que pode ser atribuído ao extenso ligação de hidrogênio interações presentes na água líquida. A estrutura aberta de gelo que permite ligações de hidrogênio máximas explica por que sólido a água é menos densa do que a água líquida - uma situação altamente incomum entre as substâncias comuns.
Propriedades físicas selecionadas da água | |
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massa molar | 18,0151 gramas por mol |
ponto de fusão | 0,00 ° C |
ponto de ebulição | 100,00 ° C |
densidade máxima (a 3,98 ° C) | 1.0000 gramas por centímetro cúbico |
densidade (25 ° C) | 0,99701 gramas por centímetro cúbico |
pressão de vapor (25 ° C) | 23,75 torr |
calor de fusão (0 ° C) | 6.010 kilojoules por mol |
calor de vaporização (100 ° C) | 40,65 kilojoules por mol |
calor de formação (25 ° C) | -285,85 quilojoules por mol |
entropia de vaporização (25 ° C) | 118,8 joules por ° C mol |
viscosidade | 0,8903 centipoise |
tensão superficial (25 ° C) | 71,97 dinas por centímetro |
Propriedades quimicas
Reações ácido-base
A água sofre vários tipos de reações químicas. Uma das propriedades químicas mais importantes da água é sua capacidade de se comportar como um ácido (um doador de prótons) e um base (um aceitador de prótons), a propriedade característica das substâncias anfotéricas. Este comportamento é mais claramente visto na autoionização da água:HdoisO (l) + HdoisO (l) ⇌ H3OU+(aq) + OH-(aq),onde o (l) representa o estado líquido, o (aq) indica que as espécies estão dissolvidas em água, e as setas duplas indicam que a reação pode ocorrer em qualquer direção e um equilíbrio condição existe. A 25 ° C (77 ° F), a concentração de hidratado H +(ou seja, H3 OU +, conhecido como íon hidrônio) na água é 1,0 × 10-7M, onde M representa mols por litro . Desde um OH-íon é produzido para cada H3OU+íon, a concentração de OH-a 25 ° C também é 1,0 × 10-7M. Em água a 25 ° C o H3OU+concentração e o OH-a concentração deve ser sempre 1,0 × 10-14:[H+][OH-] = 1,0 × 10-14,onde [H+] representa a concentração de H hidratado+íons em moles por litro e [OH-] representa a concentração de OH-íons em moles por litro.
Quando um ácido (uma substância que pode produzir H+íons) é dissolvido em água, tanto o ácido quanto a água contribuem com H+íons para a solução. Isso leva a uma situação em que o H+a concentração é maior que 1,0 × 10-7M. Uma vez que deve ser sempre verdade que [H+][OH-] = 1,0 × 10-14a 25 ° C, o [OH-] deve ser reduzido para algum valor abaixo de 1,0 × 10-7. O mecanismo para reduzir a concentração de OH-envolve a reaçãoH++ OH-→ HdoisOU,que ocorre na medida necessária para restaurar o produto de [H+] e [OH-] a 1,0 × 10-14M. Assim, quando um ácido é adicionado à água, a solução resultante contém mais H+do que OH-; isto é, [H+]> [OH-] Essa solução (em que [H+]> [OH-]) é considerado ácido.
O método mais comum para especificar o acidez de uma solução é o seu pH , que é definido em termos de íon hidrogênio concentração:pH = −log [H+],onde o log de símbolos representa uma base 10 logaritmo . Em água pura, em que [H+] = 1,0 × 10-7M, o pH = 7,0. Para uma solução ácida, o pH é inferior a 7. Quando uma base (uma substância que se comporta como um aceitador de prótons) é dissolvida em água, o H+a concentração é diminuída de modo que [OH-]> [H+] Uma solução básica é caracterizada por ter um pH> 7. Em resumo, em soluções aquosas a 25 ° C:
solução neutra | [H+] = [OH-] | pH = 7 |
solução ácida | [H+]> [OH-] | pH<7 |
solução básica | [OH-]> [H+] | pH> 7 |
Reações de oxidação-redução
Quando um metal ativo como o sódio é colocado em contato com a água líquida, ocorre uma violenta reação exotérmica (produtora de calor) que libera gás hidrogênio em chamas.2Na (s) + 2HdoisO (l) → 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + Hdois(g)Este é um exemplo de uma reação de redução de oxidação, que é uma reação em que os elétrons são transferidos de um átomo para outro. Neste caso, os elétrons são transferidos dos átomos de sódio (formando Na+íons) para moléculas de água para produzir gás hidrogênio e OH-íons. Os outros metais alcalinos dão reações semelhantes com a água. Metais menos ativos reagem lentamente com a água. Por exemplo, ferro reage a uma taxa desprezível com a água líquida, mas reage muito mais rapidamente com o vapor superaquecido para formar óxido de ferro e gás hidrogênio.
Metais nobres, como ouro e prata , não reaja com água.
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