Structura și proprietățile apei

STRUCTURA ŞI PROPRIETĂŢILE APEI

Structura apei

Apa obişnuită are formula H2O, adică greutatea sa moleculara este 18 în stare gazoasă şi M > 18 în stare lichidă. Ţinând cont de izotopii hidrogenului:

apa semigrea HDO;

apa grea D2O;

apa foarte grea T2O.

Lucrurile s-ar complica dacă s-ar lua în considerare şi cei trei izotopi ai oxigenului O16,O17,O18. Î

În mod practic, numai hidrogenul de masa 1 şi oxigenul de masa 16 se află în cantităţi considerabile în natură, fiind deci justificată formula apei pure, H2O.

Analiza chimică a apei conduce la determinarea compoziţiei gravimetrice de 11,11% H şi 88,89% O.

Interpretarea spectrului de absorbţie al moleculei de apă în domeniul IR este în acord cu structura angulară a acesteia în care atomul de oxigen este hibridizat sp3 corespunzător unei geometrii pseudotetraedrice (parametrii moleculari - unghiul de legătură şi lungimea legăturii O-H sunt valabili pentru starea lichidă şi starea solidă).

După W. Heisenberg, în teoria polarizării, structura apei este triunghiulară, ceea ce explică apariţia unui moment de dipol permanent; unghiul pe care îl fac legăturile atomului de oxigen cu atomii de hidrogen este de 104,50.

În concepţia teoriei legăturii de valenţă, TLV, molecula de apă se formează prin suprapunerea orbitalilor atomilor de hidrogen cu orbitalii px şi py ai oxigenului. Principiul dirijării valenţelor, folosind orbitali puri, prevede un unghi de 900 în molecula de apă, ceea ce este în mare discrepanţă cu unghiul determinat experimental de 104,50.

La temperatura obişnuită, apa se găseşte în stare lichidă, unde în afară de moleculele simple de apă se mai găsesc şi asociaţii de molecule (H2O)x, cu x = 2, 3, 4, ; atunci când x = 2 asociaţia moleculară se numeşte dihidrol, iar când x = 3, se numeşte trihidrol. Cauza disocierii apei rezidă în formarea punţilor de hidrogen. Asocierea moleculelor de apă este indicată de constanta Trouton (25,9) anormal de mare şi de determinări de masă moleculară prin metoda crioscopică.

Energia de legătură este de circa 18,7 kJ/mol.

Proprietăţile fizice şi chimice ale apei

Apa pură, perfect curată este un lichid fără culoare, fără gust şi miros, la temperatura obişnuită, iar în strat compact este slab albastră.

Apa pură, de conductivitate, se obţine fie prin distilare repetată, fie prin congelare.

La distilare, în vederea distrugerii unor substanţe organice, se adaugă KMnO4.

Apa pură, cu conductivitatea electrica  = 0,4 ∙ 10-7 -1 cm-1 şi de pH = 6,8, este apa de conductivitate. Se obţine prin distilare alternantă pe un amestec de KMnO4, H2SO4 şi apă de barită, Ba(OH)2, pentru a îndepărta complet CO2, în instalaţii speciale confecţionate din platină şi cuarţ.