- •1 Молекула воды
- •2 Свойства воды
- •3 Вода как растворитель
- •4 Диаграмма состояния воды и правило фаз
- •1 Виды дисперсных систем
- •2 Коллоидные растворы
- •3 Свойства коллоидных растворов
- •4. Устойчивость и разрушение коллоидных растворов
- •Лекция 3. Морфологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов
- •2 Распространение микроорганизмов в природе
- •3 Высшие протисты
- •3.1 Структура эукариотической клетки
- •3.2 Простейшие
- •3.3 Водоросли
- •1 ‒ Mucormucedo; 2 ‒ водный фикомицет; 3 ‒ дрожжи
- •7 ‒ Рибосомы; 8 ‒ полисахаридные гранулы; 9 ‒ нуклеоид;
- •10 ‒ Включения серы; 11 ‒ жировые капли; 12 ‒ гранулы полифосфатов; 13 ‒ жгутики; 14 ‒ газовые вакуоли; 15 ‒ вакуоль; 16 ‒ гранула поли-β-оксимасляной кислоты; 17 — цианофициновая гранула
- •1 ‒ Микрококки; 2 ‒ диплококки; 3 ‒ стрептококки; 4 ‒ тетракокки;
- •5 ‒ Сарционы; 6 ‒ стафилококки; 7 ‒ палочки; 8 ‒ вибрионы; 9 ‒ спириллы; 10 ‒ спирохеты
3 Вода как растворитель
Энергия образования молекул воды высока, она составляет 242 кДж/моль. Этим объясняется устойчивость воды в природных условиях. Устойчивость в сочетании с электрическими характеристиками и молекулярным строением делают воду практически универсальным растворителем для многих веществ. Высокая диэлектрическая проницаемость обусловливает самую большую растворяющую способность воды по отношению к веществам, молекулы которых полярны. Из неорганических веществ в воде растворимы очень многие соли, кислоты и основания. Из органических веществ растворимы лишь те, в молекулах которых полярные группы составляют значительную часть – многие спирты, амины, органические кислоты, сахара и т.д.
Растворение веществ в воде сопровождается образованием слабых связей между их молекулами или ионами и молекулами воды. Это явление называется гидратацией. Для веществ с ионной структурой характерно формирование гидратных оболочек вокруг катионов за счет донорно-акцепторной связи с неподеленной парой электронов атома кислорода. Катионы гидратированы тем в большей степени, чем меньше их радиус и выше заряд. Анионы, обычно менее гидратированные, чем катионы, присоединяют молекулы воды водородными связями.
В процессе растворения веществ изменяется величина электрического момента диполя молекул воды, изменяется их пространственная ориентация, разрываются одни и образуются другие водородные связи. В совокупности эти явления приводят к перестройке внутренней структуры.
Растворимость твердых веществ в воде зависит от природы этих веществ и температуры и изменяется в широких пределах. Повышение температуры в большинстве случаев увеличивает растворимость солей. Однако растворимость таких соединений, как CaSО4·2H2О, Ca(OH)2, при повышении температуры снижается.
При взаимном растворении жидкостей, одной из которых является вода, возможны различные случаи. Например, спирт и вода смешиваются друг с другом в любых соотношениях, так как оба полярны. Бензин (неполярная жидкость) в воде практически нерастворим. Наиболее общим является случай ограниченной взаимной растворимости. Примером могут служить системы вода–эфир, вода–фенол. При нагревании взаимная растворимость для одних жидкостей возрастает, для других – уменьшается. Например, для системы вода–фенол повышение температуры выше 68 °С приводит к неограниченной взаимной растворимости.
Газы (например, NH3, СО2, SО2) хорошо растворимы в воде, как правило, в тех случаях, когда они вступают с водой в химическое взаимодействие; обычно же растворимость газов невелика. При повышении температуры растворимость газов в воде уменьшается.
Следует отметить, что растворимость кислорода в воде почти в 2 раза выше, чем растворимость азота. Вследствие этого состав растворенного в воде водоемов или очистных сооружений воздуха отличается от атмосферного. Растворенный воздух обогащен кислородом, что очень важно для организмов, обитающих в водной среде.
Для водных растворов, как и для любых других, характерны понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения. Одно из общих свойств растворов проявляется в явлении осмоса. Если два раствора разной концентрации разделены полупроницаемой перегородкой, молекулы растворителя проникают через нее из разбавленного раствора в концентрированный. Механизм осмоса можно понять, если учесть, что, согласно общему естественному принципу, все молекулярные системы стремятся к состоянию наиболее равномерного распределения (в случае двух растворов — стремление к выравниванию концентраций по обе стороны перегородки).