Роль води в хімічних реакціях

Якщо поглянути на нашу планету з космосу (рис. 108), то ми побачимо, що більша частина поверхні Землі покрита водою.

Вода – унікальна хімічна речовина, роль якого в хімічних реакціях важко переоцінити. Схема 4 не повністю відображає багатогранність ролі, яку вода відіграє в перетвореннях речовин.

Як і всі речовини, вода підпорядковується суворої логічної лінії «склад – будова – властивості». (Згадайте склад і будова молекул води, роль міжмолекулярних водневих зв’язків при асоціації їх в рідку і тверду воду.)

Величезне число хімічних реакцій протікає у водному середовищі. За розчинності у воді всі речовини умовно ділять на три групи:

розчинні (у 100 г води розчиняється більше 1 г речовини: гідроксиди лужних металів, майже всі нітрати, все моносахариди, нижчі спирти і карбонові кислоти та ін.);

малорозчинні (в 100 г води розчиняється від 0,01 до 1 г речовини: гідроксид кальцію, фториди барію і алюмінію, сульфати срібла і свинцю, анілін і фенол при кімнатній температурі і ін.);
практично нерозчинні (в 100 г води розчиняється менше 0,01 г речовини: майже всі фосфати і карбонати, крім солей лужних металів і амонію, все вуглеводні, вищі спирти, альдегіди і карбонові кислоти та ін.).
Практичним посібником для визначення розчинності речовин у воді є таблиця розчинності гідроксидів і солей у воді.

Розчинення – це не просто фізичний процес – результат дифузії. При розчиненні речовин у воді відбувається їх хімічну взаємодію з нею – гідратація. Результатом такої взаємодії є утворення розчинів. Саме цієї точки зору на розчинення дотримувався і відстоював її великий російський хімік Д. І. Менделєєв.

Чому у визначенні розчинів ми так обережно підкреслили: «… частинок речовини і продуктів їх взаємодії»? Як ви пам’ятаєте з § 11 «Дисперсні системи», істинні розчини ділять на молекулярні, іонні та іонно-молекулярні. Адже навіть у молекулярних розчинах речовин містяться вже зовсім не ті молекули, з яких було побудовано вихідна речовина, наприклад молекули спиртів. Ці молекули оточені оболонкою з молекул води. Такі молекули називають гідратованими. Вони являють собою результат взаємодії води з молекулами розчиняється речовини – процесу гідратації.

Непрямим доказом гідратації як хімічного процесу є існування твердих кристалогідратів, наприклад солей, до складу яких входить вода. Її в цьому випадку називають кристалізаційної. Найбільш відомими кристалогідрату є мідний купорос CuSO4 • 5Н2O, гіпс CaSO4 • 2Н2O і кристалічна сода Na2CO3 • 10Н2O.

Якщо для молекулярних розчинів все тільки цим і закінчується, то для розчинів електролітів слід продовження. Нагадаємо:

Електроліти дисоціюють по-різному – одні добре, інші не дуже. Цю здатність електроліту до дисоціації характеризує величина, звана ступенем електролітичноїдисоціації.

Як молекули, так і іони у водних розчинах гідратованих, т. Е. Пов’язані з оточуючими їх молекулами води.

Як ви знаєте, автором однієї з основоположних теорій хімії – теорії електролітичноїдисоціації – є шведський хімік С. Арреніус. Однак і російські хіміки – І. А. Каблуков і В. А. Кістяківський – внесли чималий внесок у розвиток уявлень про механізм дисоціації і поведінці електроліту в розчині.

Значна роль води для транспортування речовин в сферу реакції. Як ви знаєте, особливо важлива вона в житті живих організмів, оскільки всі рідкі середовища (амонію або органічного підстави) більш ніж на 90-98% складаються з води. Так, кров розносить по організму кисень, поживні речовини, гормони та інші біологічно активні сполуки і, у свою чергу, доставляє вуглекислий газ і продукти розпаду до місць їх видалення з організму.

Про роль води як транспортного засобу в промисловому виробництві ми вже досить розповідали раніше.

Не менш значуща роль води як учасника хімічних реакцій. У органічної хімії ціла група реакцій приєднання носить назву реакцій гідратації. Про реакцію гідратації етилену ми говорили не раз, тому нагадаємо про реакцію гідратації ацетилену (реакції Кучерова), що представляє собою одну з яскравих сторінок вітчизняної органічної хімії.

Посилання на основну публікацію