水の物理的及び化学的性質

水の物理的および化学的性質

水の性質:一般性と好奇心
水の特性:同位体と分子構造

HISTORIQUE

古代人は、水を4つの基本要素の4つと考えていました。世界は、これら1774つの基本原則がさまざまな割合で混合されて構成されていました。 1783世紀までは単純な体と考えられていました。 その後、何人かの化学者は、その合成と分析を行うことで、水が単純な体ではないことを発見しました。 前駆体、水素の燃焼から水を生成したプリーストリー(1783)、水は単純な体ではないという仮説を提唱したワッツ(1800)、酸素と水素の混合物からの電気火花の作用下での合成。 しかし、決定的な合成実験は、記憶に残る公開実験中に水素と酸素から水を合成したLavoisierとLaplace(2)の実験でした。 1800年にVoltaが電池を発見した後、水の分解が起こりました。水の電気分解により、酸素と水素のそれぞれの比率を測定し、最終的によく知られている化学式H1803O。 最初の実用的な(そして壮大な)電気分解は、ロバートソンによってパリで1811年に行われました。 化学式は、ダルトン(XNUMX)とアボガドロ(XNUMX)の理論的研究によって明らかにされました。

水の物理的性質

水は他の液体と比較して非常に特定の物理的性質を持っています。 それは「構造化された」液体として表示され、その基本成分が関連付けられているという事実により、他の液体のように乱れていません。

水の特性は、温度、密度、質量、粘度、比熱などの数値スケールの国際標準化の基準となります。 比熱は非常に高く(18度あたりXNUMXカロリーモル)、水の大きな熱慣性と、地表の温度の調節役割を説明します。 海洋は膨大な量の熱を蓄え、それが海流によって再分配されます。 水の蒸発は水生環境でエネルギーを吸収し、温度を低下させます。雲の中の液滴中の蒸気の凝縮により、この熱が大気に回復します。 地球の表面にある水域は、気候のための実際の熱シャトルです。

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水の密度は温度によって異なります。 温度が下がると増加しますが、最大密度は4°C(0,997 g / cm3)であり、予想される0°ではありません。 したがって、海と湖は表面から凍結し、成層化現象によって最も濃い水が蓄積する海底からは凍結しません。 固体状態の水は、液体の水よりも軽い(氷の密度:0,920 g / cm3)。

水の粘度は同位体組成に依存します。重水は通常の水よりも30%粘性が高くなります。 粘度は最初に圧力とともに減少し、その後増加します。

水の等温圧縮係数は小さく(バーあたり4,9 10-5)、最初の近似として水を非圧縮性と見なすことができます。 それにもかかわらず、大規模な大気低気圧は、嵐の間に上昇する海面に作用します。 表面張力が高い:水は優れた湿潤剤です(72ダイン/ cm)。 毛細管現象により、岩のすき間や毛穴だけでなく土壌にも浸透し、浸透します。 この特性は、帯水層での水の貯蔵、岩石の表面侵食(霜の影響による破裂:水氷の通路が最大207 KPaの圧力を発生させる)にとって重要です。 強い表面張力は、水滴の球形も説明します。

水の物理的状態は温度と圧力に依存します。 液体ガスの通路は、通常、常圧で100°Cで作成されますが、エベレスト(72 m)の頂上でのみ8°Cで作成されます。 氷の融解温度は圧力とともに低下します。圧力の影響で氷は再び液体になります。したがって、スケート選手は実際にスケートの圧力の影響で形成された液体の水の薄膜の上を滑る。 水の三重点は、848 mbarで0,01°Cです。

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水は氷の融点以下で液体のままである可​​能性があります。この過冷却現象は、-40°Cの温度まで維持できます。 それは、固体の結晶化を開始する細菌の不在によって説明されます。 自然界では、胚芽は一般的な細菌、Pseudomonas syringaeによって提供されます。 この細菌の遺伝子操作により、果樹の凍結を遅らせるか、凍結を加速して人工雪をより簡単に作ることができます。

最後に、水は優れた溶媒であり、地球表面のほとんどのイオンの媒体として機能します。

水の化学的性質

水は、非常に多くの塩、気体、有機分子を溶解する優れた溶媒です。 生命の化学反応は水性媒体で起こります。 生物は水が非常に豊富です(最大90%)。 化学反応にほとんどまたはまったく関与しない中性溶媒と長い間考えられてきました。 水での希釈により、特に試薬の活性を遅くすることができました。 実際、水は非常に攻撃的な化学物質であり、水を含む容器の壁を攻撃する危険があります。ガラス瓶では、シリコンイオンが水を通過します。 純粋な水は、規制の観点から存在する可能性があります。つまり、細菌や化学汚染物質のない水ですが、実際には化学の観点からは存在しません。蒸留水でさえ、微量のイオンまたはパイプや容器から取られた有機分子。

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化学反応では、水はまずH +プロトン(しばしばH2Oと関連して水和プロトンH3O +を形成し、ヒドロキシルイオンOH-に解離する)に介入します。 溶液のpHを決定するのは、これら2種類のイオン間の比率です(pH:H +のモル濃度の逆数の対数)。 多くの金属は水を分解し、水素と金属水酸化物を生成します。

イオン(塩、酸、塩基)の溶解は、水の極性の性質の結果です。 塩中のイオン濃度は、溶解度積を特徴づけます。 塩の溶解度積の値は異なるため、食塩水の蒸発中の結晶化の現象が説明されます。硫酸カルシウム、次に塩化ナトリウム、最後にカリウム、ヨウ化物、臭化物などの非常に可溶性の塩。

地球表面の重要な特性は、多くの岩石、特に石灰岩の化学的変質の原因となる弱酸、炭酸を生成するCO2の溶解です。 溶存CO2の量は圧力の関数であり、温度の逆関数です。 炭酸カルシウムは、酸性炭酸塩の形で溶解し、カルストネットワークの場合のように、温度と圧力の変動に応じて再沈殿します。

ソース:http://www.u-picardie.fr/

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