Типы химических реакций на примере свойств воды

Для воды характерна реакция разложения – электролиз воды. Он протекает под действием электрического тока в специальном устройстве – электролизёре. В результате образуется два газа – кислород и водород.

2Н₂О  2Н₂↑+ О₂↑

Растения также разлагают воду в процессе фотосинтеза.

Если веточку водного растения элодеи поместить в специальный прибор и выставить на яркий свет, то уже через 10-15 мин начнет выделяться кислород, в результате разложения воды на свету, т.е. происходит фотолиз воды (фотос – свет, лизос – разложение). Образовавшийся водород вместе с углекислым газом в результате биохимических реакций образует глюкозу. Совокупность всех этих реакций и называют процессом фотосинтеза. В результате фотосинтеза из углекислого газа и воды образуется глюкоза и кислород.

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂↑

Для воды также характерны и реакции соединения. Если в фарфоровую чашечку поместить несколько кусочков негашеной извести, а затем прилить к ним немного воды, то когда вода впитается, над чашечкой появиться пар. Т.о. мы «погасили» негашеную известь водой. В результате этой реакции образуется новое вещество – гашеная известь.

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂

негашеная                гашеная

известь                     известь

Все оксиды металлов I A группы главной подгруппы и металлы IIA группы: Ca, Ba, Sr при взаимодействии с водой образуют щёлочи. Поэтому металлы I A группы главной подгруппы называют щелочными металлами, а металлы II A группы, как Ba, Ca, Sr – щелочноземельными.

При взаимодействии с водой оксидов неметаллов будут образовываться соответствующие кислоты, где неметалл будет иметь туже степень окисления, как и в оксиде. Например, в реакции оксида фосфора (V) образуется фосфорная кислота, в которой степень окисления фосфора тоже +5.

P₂O₅  + 3H₂O = 2H₃PO₄

Поэтому, основания и кислородсодержащие кислоты в химии называют гидроксидами.

Вода реагирует с оксидами металлов и неметаллов только в том случае, если образуется растворимый гидроксид. Например, с оксидом калия вода образует растворимое основание – гидроксид калия, а вот с оксидом меди (II) вода не реагирует, т.к. гидроксид меди (II) нерастворимое в воде основание. Аналогично и с оксидами неметаллов: вода реагирует с оксидом серы (VI) с образованием серной кислоты, а с оксидом кремния (IV) не реагирует, т.к. кремниевая кислота нерастворимая.

K₂O + H₂O = 2KOH

CuO + H₂O ≠

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

SiO₂ + H₂O ≠

Реакции замещения идут тогда, когда с водой реагируют щелочные или щелочноземельные металлы. При взаимодействии натрия с водой образуется щёлочь и водород.

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

Эту реакцию можно наблюдать в следующем опыте: нальем в чашку Петри воды, добавим туда несколько капель фенолфталеина. Затем поместим маленький кусочек натрия. Кусочек натрия округляется, т.к. начинает плавиться из-за образования большого количества теплоты, «бегает» по поверхности воды, т.к. образующийся водород его выталкивает, раствор при этом окрашивается в малиновый цвет, из-за образования щёлочи.

Реакции обмена с участием воды – это реакции гидролиза. Если в таблице растворимости в клетке стоит прочерк, т.е. вещество в таком случае в водной среде гидролизуется (гидро – вода, лизос – разложение). Например, при гидролизе сульфида алюминия образуется гидроксид алюминия – нерастворимое в воде основание и газ – сероводород.

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

При гидролизе карбида кальция образуется газ – ацетилен и щелочь – гидроксид кальция. В этом легко убедиться, если воду добавить кусочек карбида кальция, то можно заметить выделение газа ацетилена, если в образовавшийся раствор капнуть несколько капель фенолфталеина, то он окрасится в малиновый цвет.

Гидролиз протекает и в живых организмах и составляет основу их жизнедеятельности, как гидролиз жиров и белков.

Поэтому вода не только самое важное вещество на планете, но и соединение, обладающее разнообразными химическими свойствами.