文档介绍：水——生命之源
一、水组成元素的发现
卡文迪什(1731~1810)出身于英国贵族家庭。家里几代都是做大官的。但他却性情孤僻,不喜交际。他小时就表示,长大了不愿做官,而决心当一名科学家。他长大后为了集中精力搞科研,甚至终身未娶。
卡文迪许一生中对化学的研究取得了5个最著名的成就:一、氢气的性质;二、碳酸气与水的关系;三、水的组成;四、***的组成;五、空气中惰性气体的存在。其中“水是氢氧化合物”的重大发现,就是由于卡文迪许在化学试验时具有那种严谨认真的科研态度,才在偶然之中成功的。
卡文迪许最初是研究空气的,经过研究他指出,除了平常的空气外,还有其他不同种类的气体,如比一般空气重的固定空气(即二氧化碳)等等。
后来,他又研究了氢,并且实验证明氢这种气体不仅能够燃烧,而且拿2倍体积的空气和它混合,放在火的近旁,立刻就会产生爆炸。一次,卡文迪许又用电火来爆发氢与空气的混合体时,偶然发现器具中凝集着许多小水点,严谨认真的卡文迪许并没有放过实验中的这一微小现象。他反复地进行研究和实验,结果发现这些小水点是氢氧化合物,即氢二氧一(H2O)。
在他先前有个科学家叫柏利斯力,也做过同卡文迪许一样的化学试验,也曾偶然发现器具中凝集着许多小水珠。但他自以为是器具没有擦干所致,对这种现象忽略过去了,因此而失去了一次重大发现的机会。
水组成元素的发现,为化学史开辟了新纪元。因为水的用途很广,凡是化学变化,无不是靠水的帮助而做成功的。化学界从知道了水的真正性质后,才知道了水和其他物质化合的道理。 卡文迪许1781年发现了水的分子式,但他非常慎重,没有匆忙发表,直到他死后才有人替他发表出来。
二、水分子的结构和性质
键角:°
水分子是V形分子、极性分子
摩尔质量: 密度:(20度) ℃时最大,为1g/cm3
0℃时,×103kg/m3
熔点:0度 沸点:(1标准大气压下) 比热:/()
物理性质:
在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界,纯水是非常罕见的,纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得,当然,这也是相对意义上纯水,不可能绝对没有杂质。
4℃的水不管降温还是升温它的体积都会膨胀,而且冰的密度反而比水的小,这是为什么呢?由于氢原子有较强的正电荷,而氧原子有较强的负电荷,因此水分子具有很强的极性,能通过氢键结合成缔合分子,如以下结构式(虚线表示氢键)
O-H…O-H…O-H
∣∣∣
H H H
液态水,除含有简单的水分子H2O外,同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等,当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到4℃(101kPa)时水分子多以(H2O)2缔合分子存在,分子占据空间相对减小,此时水的密度最大。如果温度再继续升高在4℃以上,一般物体热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反而比同温度的水小。
水的结构冰的结构
水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰;气态叫水蒸气。℃时,气态水便不能通过加压转化为液态水。
水具有很大的内聚力和表面张力,除***以外,水的表面张力最大,并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。
水本身也是良好的溶剂,大部分无机化合物可溶于水。