Запитання
Чому один об’єкт, занурений у воду, одразу ж тоне, а інший може плавати по поверхні?
Густина об'єкта є відповідно більшою, або меншою у порівнянні з густиною води.
Пригадайте інформацію, поміркуйте над запитанням
Які цікаві факти про воду вам відомі?
За кімнатної температури вода безбарвна рідина, у товстому шарі — блідо–блакитна.
Замерзаючи, вода розширюється, оскільки густина льоду менша за густину рідкої води.
Назвіть умови, за яких вода перетворюється на лід і пару.
Вода перетворюється на лід за температури 0°С, а пару — 100°С.
Запитання
Чи наявні водневі зв’язки у водяній парі?
Ні, у водяній парі водневі зв’язки відсутні. З підвищенням температури водневий зв’язок легко розривається. Цим пояснюється перехід води із рідкого стану в газоподібний.
Чи може водневий зв’язок бути внутрішньомолекулярним?
Внутрішньомолекулярний водневий зв'язок існує в молекулах білків.
Пояснюємо, творимо, використовуємо в житті
Вправа 1
Закінчіть речення:
Молекула води має кутову будову.
Водневий зв’язок — це вид хімічного зв’язку, який виникає за рахунок електростатичної взаємодії між молекулами за участю атомів Гідроґену та найбільш електронегативних елементів (наприклад, Оксиґену, Флуору та ін.).
Поверхневий натяг — це фізичне явище, суть якого полягає в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об’ємі.
Вправа 2
Дайте відповіді на запитання:
Яку геометричну форму мають молекули води? Кутову.
Які частинки називають диполями?
Полярні молекули, тобто ті, що мають два різнойменно заряджені полюси.
Чому молекула води є полярною?
Завдяки кутовій будові та частина молекули, у якій зосереджені атоми Гідроґену, одержує частковий позитивний заряд δ+, натомість на атомі Оксиґену зосереджений невеликий негативний заряд, тому молекула має два полюси і говорять, що вона полярна.
У яких випадках виникає міжмолекулярний водневий зв’язок?
Міжмолекулярний водневий зв’язок виникає за рахунок електростатичної взаємодії між молекулами за участю атомів Гідроґену та найбільш електронегативних елементів (наприклад, Оксиґену, Флуору та ін.).
Вправа 3
Опишіть будову молекули води. Порівняйте характер хімічного зв’язку в молекулі води та в молекулах водню та кисню.
Молекула води утворена двома атомами Гідрогену і атомом Оксигену, що тримаються разом завдяки ковалентному полярному зв'язку. Через те, що Оксиген має вищу електронегативність, спільна електронна пара зміщена в його бік. В утворенні молекули беруть участь 2р–електрони Оксигену, орбіталі яких розташовані під кутом 90°, а під час утворення молекули кут змінюється і дорівнює 104,5°, отже, молекула води має кутову форму. За такої будови та частина молекули, в якій зосереджено атоми Гідрогену, одержує частковий позитивний заряд і називається позитивним полюсом молекули, а в якій розташований атом Оксигену — частковий негативний заряд і називається негативним полюсом молекули. Молекула має два полюси, її називають диполь і говорять, що вона полярна.
Атоми неметалічних елементів Оксигену і Гідрогену в молекулі води мають різну електронегативність, тому між ними утворюється ковалентний полярний зв'язок. Молекули водню і кисню утворені атомами однакових хімічних елементів, отже, і електронегативність в них однакова, тому між цими атомами в молекулах простих речовин утворюється ковалентний неполярний зв'язок.
Вправа 4
Поясніть утворення водневого зв’язку на прикладі молекул гідроґен флуориду та амоніаку.
У молекулі гідроґен флуориду HF водневий зв'язок утворюється між частково позитивно зарядженим атомом Гідрогену однієї молекули та між частково негативно зарядженим атомом Флуору іншої молекули.
δ– δ+
Н—F ··· Н—F
У молекулі амоніаку NH3 водневий зв'язок утворюється між частково позитивно зарядженим атомом Гідрогену однієї молекули та між частково негативно зарядженим атомом Нітрогену іншої молекули.
Вправа 5
Поясніть, як впливає водневий зв’язок на фізичні властивості речовин.
Наявність водневого зв’язку між молекулами зумовлює вищу, як для речовин молекулярної будови з близькою молекулярною масою, температуру кипіння, рідкий агрегатний стан за звичайних умов, здатність розчиняти багато речовин.
Вправа 4
Чому вода має більшу густину, ніж лід?
Наявністю у воді водневих зв’язків пояснюється високий ступінь упорядкованості її молекул, що зближує рідку воду з твердим тілом. Однак у структурі льоду кожен атом Оксиґену оточений чотирма атомами Гідроґену, які утворюють містки з атомами Оксиґену сусідніх молекул води. Така відкрита, кліткоподібна структура спричиняє те, що лід насправді менш щільний, ніж рідка вода, тому плаває на воді, а не тоне, отже, вода має більшу густину, ніж лід.
Вправа 5
Чи бувають молекули води, відносна молекулярна маса яких більша ніж 18?
Так, бувають. Це молекули води, утворені комбінацією різних ізотопів Гідрогену (Протій Н (11Н), Дейтерій D (21H), Тритій Т (31Н)) і Оксигену (168O, 178О, 188О). Молекули води, формули яких D2O, HDO, T2O тощо, мають відносну молекулярну масу більшу 18.
Вправа 6
Чому воду називають універсальним розчинником? Наведіть приклади.
Воду називають універсальним розчинником, тому що вона розчиняє багато неорганічних і органічних речовин. У воді розчиняються цукор, сіль, кисень, вуглекислий газ, гідроген хлорид, спирти, кислоти, ацетон тощо.
Вправа 7
Обчисліть масову частку Протію в легкій воді, Дейтерію — у важкій воді, Тритію – у надважкій воді, Гідроґену – у напівважкій воді.
Формули води: H2O, D2O, T2O, НDO
ω(Н) = 2Ar(H)/Mr(H2O)= 2 : 18 = 0,11, або 11%
ω(D) = 2Ar(D)/Mr(D2O)= 4 : 20 = 0,2, або 20%
ω(Т) = 2Ar(Т)/Mr(T2O) = 6 : 22 = 0,27, або 27%
ω(H) = Ar(H)/Mr(HDO) = 1 : 19 = 0,05, або 5%
Вправа 8
Розшифруйте анаграми й запишіть прислів’я зі складених слів. Поясніть, як ви його розумієте. Використовуючи додаткові джерела інформації, відшукайте інші прислів’я та приказки про воду та обговоріть їхній зміст з однокласниками/однокласницями. кЯ з кагуас двао.
Як з гусака вода.
Вправа 9
Складіть сенкан про воду.
Вода прозора, рідка, тече, живить, напуває.
Перебуває у трьох агрегатних станах.
Речовина.
Вправа 10
Використовуючи додаткові джерела інформації, поясніть біологічну роль води.
Біологічна роль води полягає в тому, що вона є універсальним розчинником, середовищем для хімічних реакцій та приймає участь в траспортуванні речовин. Життя без води неможливе, оскільки вона забезпечує обмін речовин в організмах і терморегуляцію.
Перевірте себе
Завдання 1
1) Укажіть усі правильні твердження. Молекула води…
| а) кутова | б) неполярна | в) лінійна | г) полярна | ґ) диполь |
2) Пара речовин, у якій водневий зв’язок проявляється найсильніше:
| а) H2 і O2 | б) NH3 і HF | в) CO2 і CH4 | г) NaCl і H2O |
3) Водневий зв’язок виникає між атомом Гідроґену та атомами
а) тільки металічних елементів
б) Гідроґену
в) елементів із великою електронегативністю F, O, N
г) неметалічних елементів
4) Поверхневий натяг виникає внаслідок
а) притягання між молекулами
б) випаровування рідини
в) нерівномірного розподілу сил між молекулами на поверхні та в об’ємі
г) розчинення речовин у рідині
5) Водневі зв’язки у воді зумовлюють
а) безбарвність
б) розчинність солей
в) високу температуру кипіння
г) леткість
6) Укажіть речовину, яка знижує поверхневий натяг води
| а) кухонна сіль | б) цукор | в) мийний засіб | г) лід |
7) Рідина, яка має найвищий поверхневий натяг
| а) спирт медичний | б) бензин | в) олія | г) дистильована вода |
Завдання 2
Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є в даних твердженнях:
1) Молекула води містить два неполярні полярні ковалентні зв’язки O–H.
2) На кожному атомі Гідроґену в молекулах води зосереджений позитивний заряд, а на атомі Оксиґену — негативний.
3) Водневий зв’язок прийнято позначати рядом крапок.
4) Поверхнево–активні речовини зменшують поверхневий натяг води.