Химические свойства воды

Взаимодействие с металлами

Наиболее активные металлы (металлы подгруппы лития, а также кальций, стронций и барий) взаимодействуют с водой уже при комнатной температуре, образуя соответствующий гидроксид и выделяя водород, например:

Менее активные металлы реагируют с водой при высоких температурах:

Важную в практическом отношении роль играет другая форма взаимодействия металлов с водой. В результате коррозии железа в воде при обильном доступе кислорода образуются гидратные формы железа (III):

Многие металлы адсорбируют водяные пары из воздуха, образуя на поверхности тончайшую пленку влаги. Именно поэтому в сухом воздухе (когда водяных паров адсорбируется меньше) ржавление стали происходит менее интенсивно.

Взаимодействие с оксидами

Химическое взаимодействие воды с оксидами по сути является реакцией присоединения. Вода со многими оксидами металлов образует соответствующие гидроксиды основного характера.

Например, процесс гашения комовой извести.

Кислотные оксиды при взаимодействии с водой образуют кислоты: Взаимодействие с солями При взаимодействии воды с солями могут происходить реакции гидратации и гидролиза.

В общем энергия гидратации ионов очень высокая. Именно высокой энергией гидратации ионов и объясняется способность ионных кристаллов растворяться в воде. Ионы поверхностного слоя такого кристалла по мере их гидратации получают возможность переходить в раствор. Обычно соли, состоящие из хорошо гидратируемых ионов, обладают сравнительно высокой растворимостью. Однако в целом растворимость зависит от многих факторов и ни один из них не может служить показателем большей или меньшей растворимости соли.

Например, при твердении строительного гипса происходит гидратация с образованием кристаллогидрата:

Гидролизом солей называются реакции взаимодействия ионов соли с молекулами воды с образованием основания (или основных солей) и кислоты (или кислых солей). Реакции гидролиза обычно сопровождаются изменением pH раствора. Реакция гидролиза возможна в том случае, если ионы соли могут образовать с молекулами воды малорастворимое соединение или слабо диссоциирующий электролит.

Например, при затворении магнезиальных вяжущих протекает реакция с выделением основной соли магния и кислоты:

Чтобы увеличить степень гидролиза необходимо нейтрализовать кислоту, поэтому в систему вносят основной оксид MgO и процесс затворения выглядит следующим образом:

Таким образом, для усиления гидролиза нужно ввести в раствор такое вещество, которое связывало бы какой-нибудь из продуктов гидролиза или выводило его из сферы взаимодействия.

Для подавления гидролиза можно ввести в раствор хотя бы один из ионов, входящих в продукты гидролиза. Так, степень гидролиза силиката натрия (жидкое стекло) значительно меньше в растворе щелочи, чем в чистой воде:

Если ввести в данную равновесную систему кислоту, то она вступит в реакцию со щелочью, образующейся при гидролизе силиката натрия, и этим будет способствовать течению реакции в прямом направлении. В таком случае гидролиз может пойти полностью до конечных продуктов:

Кремниевая кислота малорастворима в воде, поэтому образует защитный гидрофобный слой на изделии, обработанном жидким стеклом, например в качестве гидроизоляции.