Adatgyűjtés, mérési alapok, a

környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc

Tudományos kutatásmódszertani, elemzési és közlési ismeretek modul

7. LeckeA vízmolekula

A vízmolekula szerkezete

A vízmolekula két hidrogénatomból és egy oxigénatomból felépülő molekula, melyek 104,5°-os csúcsszöget zárnak be. A vízmolekulában a hidrogénatomok poláros kovalens kötéssel kapcsolódnak az oxigénatomhoz. A hidrogén felőli oldalon relatív elektronhiány (pozitív töltés), míg az oxigén felőli oldalon relatív elektrontöbblet (negatív töltés) lép fel.

H H

O. .

..

..

x x

Dipólus kötés, fürt elrendezés

A szomszédos vízmolekulák között fellépő másodlagos (dipólus) kötések egy lazább cluster (fürt) elrendezést eredményeznek

+

- +

-

+

- +

- +

- +

-

+

- +

-+

- +

-

+

- +

-

+

- +

-

+

- +

-

H-hídkötés a víztestben

Megállapítottuk, hogy ha a molekula három feltételnek megfelel, úgy hidrogén-híd kötések jönnek létre. A hidrogén híd kötés során a relatív elektronhiánnyal rendelkező hidrogénatom magához vonzza a szomszédos vízmolekula oxigénatomjának nemkötő elektronpárjait.

O

H Hx

.x

..

. ..O

H Hxx. .

. .. .

hidrogén-híd kötés

O

H Hx

.x

..

. ..

O

H Hxx. .

. .. .hidrogén-híd kötés

O

H Hxx. .

. .. .

A víz fizikai tulajdonságaiA víz fizikai tulajdonságai összehasonlítva más kémiailag hasonló vegyületek megfelelő tulajdonságaival,

nagyfokú eltéréseket mutatnak.A víz és egyéb, a vízhez hasonló szerkezettel rendelkező, más vegyületek forráspontjának értékei:

A vízhez hasonló szerkezetű molekulák forráspontjaA táblázat adataiból jól látszik, hogy a víz forráspontja a többi vegyülethez viszonyítva rendkívül magas. Az

említett vegyületek között a víz az egyetlen, amely szobahőmérsékleten nem gáz halmazállapotú

A vegyület neve Vegyjel Forráspont (˚C)

metán CH4 - 164

ammónia NH3 - 33,4

kén-hidrogén SH2 - 60,31

sósav ClH - 85,0

víz OH2 + 100 !!

PárolgáshőA párolgáshő (forráshő) azt az energiamennyiséget adja

meg, amelyet közölnünk kell 1 g folyadék halmazállapotú anyaggal a forráspontján ahhoz, hogy gáz halmazállapotúvá alakuljon. A víz párolgáshője: 537 cal/g (100C°-on 40,7KJ/mol, 25C°-on 44KJ/mol).

FajhőA fajhő azt az energiamennyiséget adja

meg, amelyet közölnünk kell, hogy a hőmérséklete 1C°-ot emelkedjen. A víz fajhője: 0,0754KJ/mol).

Olvadáshő

Az olvadáshő a halmazállapot változáshoz szükséges energiamennyiséget mutatja, amit a 0C°-os jégnek 0C°-os vízzé való felolvasztására kell fordítani. A víz olvadáshője: 6KJ/mol).

A víz, mint oldószer• Az oldódás során az oldott anyag elméletileg molekuláris

szinten „oszlik el” az oldószerben, gyakorlati szempontból oldott anyagnak minősülnek a 45 μm-nél kisebb vízben található részecskék.

• Az oldódás során alapelv, hogy a „hasonló anyag jobban oldódik a hozzá hasonló oldószerben”. A hasonlóság itt arra utal, hogy az oldószer illetve az oldott anyag poláros vagy apoláros.

• A víz poláros anyag, tehát a poláros és ionos jellegű anyagok oldódnak jól a vízben. Ez igaz a gáznemű anyagok, a folyadékok és a szilárd anyagok vízben való oldódására egyaránt.

Gázok oldódása vízbenVízben jól oldódó gázok

(polárosak)Vízben rosszul oldódó gázok

(apolárosak)Vízben közepesen oldódó gázok

CO2 H2 H2S

NH3 O2  

Cl2 (reakcióba lép a

vízzel)

N2  

F2 CH4  

SO2 CH3-CH3  

NOx (NO2, NO) N2O  

Egyes gázok oldódása vízben

• A klór oldódásának különös jelentősége van, hiszen ez a folyamat játszódik le az egyik legfontosabb vízkezelési lépésnél, az ivóvíz fertőtlenítésnél. Az adagolt klórgáz a vízzel reakcióba lép, és a keletkezett hipoklóros-sav játszik szerepet a baktériumok hatástalanításában. A reakcióegyenlet a következő:

Cl2 + H2O HCl + HOCl• A fluorral is ugyanez a helyzet, mint a klórral; az oldódás egyensúlyi

folyamatként megy végbe, tehát a vízben meghatározott mennyiségű gáz is jelen van.

• A kén-dioxid (SO2) és nitrogén-oxidok (NOx) jól oldódnak a vízben és reakcióba is lépnek a vízzel.

• Az oxigén meglehetősen rosszul oldódik vízben, amelynek a vízi élővilágban különös jelentősége van, hiszen a heterotróf élőlények működéséhez az oxigén elengedhetetlen.

Kérdések a leckéhez

• A vízmolekula szerkezete

• A víz mint oldószer• Szilárd anyagok és gázok oldódása vízben

KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET!