Строение молекулы воды. Гибридизация, водородные связи. Свойства воды, обусловленные дипольным строением ее молекулы.

Три изотопа водорода: ¹H – протий, ²D – дейтерий, ³Т – тритий. Семь изотопов кислорода: ¹⁶О, ¹⁷О, ¹⁸О – стабильны и существуют в природе; ¹⁴О, ¹⁵О, ¹⁹О, ²⁰О – получены искусственным путем. Сочетания Н и О позволяют получить 42 вида воды, из них 33 вида – радиоактивны. В природе встречаются 18 изотопов воды. Самый распространенный тип Н₂¹⁶О – 99, 73% всех изотопов. Ядра атомов молекулы воды образуют равнобедренный треугольник с двумя протонами у основания и тупым углом (105°) при атоме кислорода в его вершине. Большая диэлектрическая проницаемость воды показывает во сколько раз сила притяжения в воде меньше, чем в вакууме (за счет ионизирующей способности воды). Каждая молекула воды притягивает к себе другую: образуются ассоциации (при помощи водородных связей). Особенность строения определяет структуру воды – взаимное расположение и взаимодействие молекул воды в их ассоциации. Структура воды в разных агрегатных состояниях воды различна. Гипотеза, объясняющая, почему вода плотнее льда: в твердом состоянии – гексагональная сингония, т.е. в вершине 6 атомов кислорода, между ними атомы водорода. Когда лед тает, часть водородных связей разрушается, и отдельные молекулы освобождаются и могут занимать «дырки», т.е. идет уплотнение, а объем уменьшается. При дальнейшем увеличении температуры растет кинетическая энергия, а плотность уменьшается. При 20° примерно половина молекул остается в ассоциации. Только при 100° разрушается ассоциация, каждая молекула освобождается и становится паром. Фазовые переходы: изменение агрегатного состояния вещества происходит скачкообразно + выделяется/поглощается энергия, т.е. теплота фазового перехода.Большая диэлектрическая проницаемость воды показывает во сколько раз сила притяжения в воде меньше, чем в вакууме (за счет ионизирующей способности воды). Каждая молекула воды притягивает к себе другую: образуются ассоциации (при помощи водородных связей). Особенность строения определяет структуру воды – взаимное расположение и взаимодействие молекул воды в их ассоциации. Структура воды в разных агрегатных состояниях воды различна.

Деформация орбитали при взаимодействии атомов кислорода и водорода. 4 гибридные р-орбитали. Вершины тетраэдра, углы вместо 90 увел-ся до 105-109 град. sp³-гибридизация. Формируется так называемое общее электронное облако молекулы.

Схема неполярных и полярных многоатомных молекул… Угловое расположение атомов у полярных молекул. Смещение электронного облака в сторону более электроотрицательного атома. Между полюсами возникает электрическое поле – возникает диполь. = заряд электрона * расстояние между атомами. В дэбаях. Наличие дипольного момента →Полярные молекулы ориентируются друг к другу разными по знаку полюсами, образуются дополнительные связи – у воды водородные связи между молекулами. Чем больше дипольный момент, тем больше прочность водородной связи. Хороший ионизирующий растворитель. Большая диэлектрическая проницаемость – ослабевание электрических сил между молекулами вещества в воде по сравнению с ситуацией в вакууме.

Схема строения молекулы воды…

Ассоциация молекул воды, образованная водородными связями… Каждая молекула воды способна образовать 4 водородные связи. Причина – высокая электроотрицательная способность кислорода. Наличие структуры воды – взаимное расположение и взаимодействие молекул воды в их ассоциации. Вода – наверное, единственное вещество, способное существовать в природе в 3 агрегатных состояниях.