Adatgyűjtés, mérési alapok, a
környezetgazdálkodás fontosabb műszerei
KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc
Gazdálkodási modul
Gazdaságtudományi ismeretek I. Közgazdaságtan
KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc
Tudományos kutatásmódszertani, elemzési és közlési ismeretek modul
7. Lecke
A 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 H
x . x . . . .
O .
H x x H
. . . . . .
hidrogén-híd kötés
O
H H
x . x . . . . .
O H x x H
. . . . . .
hidrogén-híd kötés
O H x x H
. . . . . .
A víz fizikai tulajdonságai
A 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 forráspontja
A 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 !!
Párolgáshő
A 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).
Fajhő
A 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 vízben
Vízben 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.
