Proprietățile fizice și chimice ale apei

Proprietățile fizice și chimice ale apei

Proprietățile apei: generalități și curiozitate
Proprietățile apei: izotopi și structură moleculară

Istoric

Apa a fost considerată de Antici ca unul dintre cele 4 elemente fundamentale: lumea era compusă dintr-un amestec din aceste 4 principii esențiale în proporție variabilă. A fost considerat un corp simplu până în secolul al XVIII-lea. Apoi, mai mulți chimiști au descoperit că apa nu era un corp simplu, efectuându-și sinteza și analiza. Să cităm precursorii, Priestley care a produs apă din arderea hidrogenului (1774), Watts (1783) care au propus ipoteza că apa nu era un corp simplu, Monge care și-a dat seama de sinteza sub acțiunea unei scântei electrice dintr-un amestec de oxigen și hidrogen. Dar experimentul de sinteză decisiv a fost cel al lui Lavoisier și Laplace (1783) care au sintetizat apa din hidrogen și oxigen în timpul unui experiment memorabil public. Descompunerea apei a avut loc mai târziu, după descoperirea celulei electrice de către Volta în 1800. Electroliza apei a făcut posibilă măsurarea raportului respectiv de oxigen și hidrogen pentru a ajunge în cele din urmă la binecunoscută formulă chimică H2O. Prima electroliză practică (și spectaculoasă) a fost realizată în 1800 la Paris de Robertson; formula chimică a fost clarificată prin lucrările teoretice ale lui Dalton (1803) și Avogadro (1811).

Proprietățile fizice ale apei

Apa are proprietăți fizice destul de specifice în comparație cu alte lichide. Apare ca un lichid „structurat” și nu este dezordonat ca și alte lichide, prin faptul că elementele constitutive ale acestuia sunt asociate.

Proprietățile apei servesc ca referință pentru standardizarea internațională a scărilor numerice: temperatură, densitate, masă, vâscozitate, căldură specifică. Căldura specifică este excepțional de mare (18 calorii mol pentru un grad), explică marea inerție termică a apei și rolul său de reglare a temperaturii suprafeței pământului. Oceanele stochează o cantitate enormă de căldură pe care o redistribuie curenții oceanici; evaporarea apei absoarbe energie în mediul acvatic și scade temperatura, condensul vaporilor în picături în nori readuce această căldură în atmosferă. Corpurile de apă de pe suprafața globului sunt adevărate navete termice pentru climă.

Pentru a citi, de asemenea: Maeștrii apei, video complet

Densitatea apei variază în funcție de temperatura acesteia; aceasta crește atunci când temperatura scade, dar densitatea maximă este la 4 ° C (0,997 g / cm3) și nu la 0 ° așa cum s-ar fi așteptat. Astfel, mările și lacurile îngheață de la suprafață și nu de pe fundul unde acumulează, prin fenomenul de stratificare, cea mai densă apă. Apa în stare solidă este mai ușoară decât apa lichidă (densitatea gheții: 0,920 g / cm3).

Vâscozitatea apei depinde de compoziția sa izotopică: apa grea este cu 30% mai vâscoasă decât apa obișnuită. Vâscozitatea scade mai întâi cu presiunea și apoi crește apoi.

Coeficientul de compresibilitate izotermă al apei este mic (4,9 10-5 pe bar) și ca primă aproximare putem considera apa ca fiind incompresibilă. Cu toate acestea, marile depresiuni atmosferice acționează asupra nivelului mării care crește în timpul furtunilor. Tensiunea de suprafață este ridicată: apa este un bun agent de umectare (72 dyne / cm); se strecoară și pătrunde în toate interstițiile și porii rocilor, precum și solurile prin acțiune capilară. Această proprietate este fundamentală pentru depozitarea apei în acvifere, pentru eroziunea de suprafață a rocilor (izbucnind sub efectul înghețului: pasajul apă-gheață dezvoltă o presiune de până la 207 KPa). Tensiunea puternică a suprafeței explică și forma sferică a picăturilor de apă.

Starea fizică a apei depinde de temperatură și presiune. Pasajul lichid-gaz se face în mod convențional la 100 ° C la presiune normală, dar la 72 ° C doar în vârful Everestului (8 m). Temperatura de topire a gheții scade odată cu presiunea: sub efectul unei presiuni, gheața devine din nou lichidă: astfel, patinatorii alunecă de fapt pe o peliculă subțire de apă lichidă formată sub efectul presiunii patinului . Punctul triplu al apei este 848 ° C sub 0,01 mbar.

Pentru a citi, de asemenea: Geoengineeringul global

Apa poate rămâne lichidă sub punctul de topire a gheții: acest fenomen de supraînvelire poate fi menținut până la o temperatură de -40 ° C. Se explică prin absența germenilor pentru a iniția cristalizarea solidă. În natură, germenul este furnizat de o bacterie comună, Pseudomonas syringae. Manipularea genetică a acestei bacterii face posibilă fie să întârzie înghețarea pomilor fructiferi, fie să accelereze înghețarea pentru a face mai ușor zăpadă artificială.

Apa este în sfârșit un excelent solvent care servește ca vehicul pentru majoritatea ionilor de pe suprafața globului.

Proprietățile chimice ale apei

Apa este un solvent excelent care dizolvă un număr foarte mare de săruri, gaze, molecule organice. Reacțiile chimice ale vieții au loc într-un mediu apos; organismele sunt foarte bogate în apă (până la peste 90%). A fost mult timp considerat ca un solvent neutru implicat puțin sau nu în reacții chimice. Diluția în apă a făcut posibilă, în special, încetinirea activității reactivilor. De fapt, apa este un agent chimic foarte agresiv, care riscă să atace pereții containerului care o conține: într-o sticlă de sticlă, ionii de siliciu trec prin apă. Apa pură poate exista din punct de vedere regulator, adică apă fără contaminanți bacterieni și chimici, dar practic nu există din punct de vedere chimic: chiar și apa distilată conține urme de ioni sau molecule organice prelevate din conducte și recipiente.

Pentru a citi, de asemenea: Resurse de pescuit

În reacțiile chimice, apa intervine mai întâi prin disocierea sa în protonii H +, adesea asociați cu H2O pentru a forma protoni hidratați H3O + și în ioni hidroxil OH-. Este raportul dintre aceste 2 tipuri de ioni care determină pH-ul soluției (pH: logaritmul invers al concentrației molare a H +). Multe metale pot descompune apa, producând hidrogen și un hidroxid de metal.

Dizolvarea ionilor (săruri, acizi, baze) este o consecință a naturii polare a apei. Concentrația de ioni într-o sare caracterizează produsul de solubilitate. Sărurile au valori ale produsului de solubilitate diferite, ceea ce explică fenomenul cristalizării fracționate în timpul evaporării unei soluții saline. În mlaștinile sărate, apa de mare depune mai întâi carbonatul de calciu, sulfat de calciu, apoi clorură de sodiu și în sfârșit săruri foarte solubile, cum ar fi potasiu, ioduri și bromuri.

O proprietate importantă pe suprafața Pământului este dizolvarea de CO2 care produce un acid slab, acid carbonic, responsabil pentru alterarea chimică a multor roci, în special a rocilor calcaroase. Cantitatea de CO2 dizolvată este o funcție a presiunii și o funcție inversă a temperaturii. Carbonatul de calciu poate fi dizolvat sub formă de carbonat acid și apoi reprecipitat în funcție de variațiile de temperatură și presiune, ca în cazul rețelelor carstice.

Sursa: http://www.u-picardie.fr/

Citiți proprietățile apei: izotopi și structură moleculară

Lasă un comentariu

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate *