Su molekulunun quruluşu

Su molekulu $\mathrm{H_2O}$ iki hidrogen və bir oksigen atomundan ibarətdir, $M_r = 18$ . Elementlərin kütlə nisbəti $m(\mathrm{H}) : m(\mathrm{O}) = 2 : 16 = 1 : 8$ -dir.

Oksigen atomu sp³-hibridləşmə halındadır: iki hibrid orbital hidrogenlə kovalent polyar rabitə əmələ gətirir, digər ikisində bölünməmiş elektron cütləri yerləşir. Ona görə molekul bucaq quruluşludur, $\mathrm{H{-}O{-}H}$ bucağı təxminən 104,5°-dir.

Oksigen hidrogendən xeyli elektromənfidir, rabitələr polyardır və simmetrik yerləşmədiyi üçün molekul polyardır (dipoldur). Bir molekulun hidrogen atomu qonşu molekulun oksigen atomuna cəzb olunur və molekullar arasında hidrogen rabitəsi yaranır. Suyun bir çox qeyri-adi xassəsi məhz bununla izah olunur.

Fiziki xassələri

Təmiz su rəngsiz, iysiz və dadsız mayedir.
Normal atmosfer təzyiqində su 0 °C-də donur, 100 °C-də qaynayır. Oksigenin analoqu olan kükürdün hidrogenli birləşməsi $\mathrm{H_2S}$ isə molyar kütləsi daha böyük olsa da, adi şəraitdə qazdır: fərqi hidrogen rabitələri yaradır.
Suyun sıxlığı ən böyük qiymətini (1 q/sm³) +4 °C-də alır. Buz sudan yüngüldür, ona görə suyun üzündə qalır və su hövzələri dibinə qədər donmur.
Suyun xüsusi istilik tutumu çox böyükdür: o, yavaş qızır və yavaş soyuyur, iqlimi mülayimləşdirir.
Su polyar və ion quruluşlu maddələr üçün yaxşı həlledicidir. Təmiz su çox zəif elektrolitdir ( $\mathrm{H_2O \rightleftarrows H^+ + OH^-}$ ) və elektrik cərəyanını demək olar ki, keçirmir.

Metallar və qeyri-metallarla reaksiyalar

Metallar aktivliyindən asılı olaraq su ilə müxtəlif cür reaksiyaya girir:

Qələvi və qələvi-torpaq metalları ( $\mathrm{Li}$ , $\mathrm{Na}$ , $\mathrm{K}$ , $\mathrm{Ca}$ , $\mathrm{Ba}$ ) otaq temperaturunda hidroksid və hidrogen əmələ gətirir: $\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow}$ , $\mathrm{Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow}$ .
Maqnezium isti su ilə yavaş reaksiyaya girir: $\mathrm{Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2\uparrow}$ .
Orta aktiv metallar ( $\mathrm{Zn}$ , $\mathrm{Fe}$ ) yalnız yüksək temperaturda su buxarı ilə reaksiyaya girir və oksid əmələ gətirir: $\mathrm{3Fe + 4H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + 4H_2}$ (t).
Gərginlik sırasında hidrogendən sonra gələn metallar ( $\mathrm{Cu}$ , $\mathrm{Ag}$ , $\mathrm{Au}$ ) su ilə reaksiyaya girmir.

Bu reaksiyaların hamısında su oksidləşdiricidir: hidrogen +1-dən 0-a qədər reduksiya olunur.

Qeyri-metallardan közərmiş kömür su buxarı ilə su qazı əmələ gətirir: $\mathrm{C + H_2O \rightarrow CO + H_2}$ (t). Xlor su ilə dönən reaksiyaya girir: $\mathrm{Cl_2 + H_2O \rightleftarrows HCl + HClO}$ . Flüor isə suyu parçalayır: $\mathrm{2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2}$ . Bu reaksiyada su reduksiyaedicidir: oksigen −2-dən 0-a qədər oksidləşir.

Oksidlərlə və digər maddələrlə reaksiyalar

Əsasi oksidlərdən yalnız qələvi və qələvi-torpaq metallarının oksidləri su ilə birləşərək qələvi əmələ gətirir: $\mathrm{Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH}$ , $\mathrm{CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2}$ (əhəngin söndürülməsi). $\mathrm{CuO}$ , $\mathrm{FeO}$ , $\mathrm{Fe_2O_3}$ su ilə reaksiyaya girmir.
Turşu oksidləri su ilə turşu əmələ gətirir: $\mathrm{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}$ , $\mathrm{P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4}$ , $\mathrm{CO_2 + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3}$ . Silisium-dioksid $\mathrm{SiO_2}$ su ilə reaksiyaya girmir.
Aktiv metalların hidridləri və karbidləri su ilə parçalanır: $\mathrm{CaH_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + 2H_2\uparrow}$ , $\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2\uparrow}$ .
Bir çox duz suyu öz kristalına birləşdirir, kristalhidratlar yaranır. Ağ rəngli susuz $\mathrm{CuSO_4}$ su ilə göy rəngli mis kuporosuna $\mathrm{CuSO_4\cdot 5H_2O}$ çevrilir; bu reaksiya ilə suyu aşkar edirlər.
Elektroliz zamanı su parçalanır: $\mathrm{2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2}$ . Alınan hidrogen və oksigenin həcmləri 2 : 1 nisbətindədir.
Su duzların hidrolizində və alkenlərin hidratlaşmasında da iştirak edir.

Yadda saxla

Su molekulu bucaq quruluşludur (≈104,5°), oksigen sp³-hibridləşmədədir, molekul polyardır; molekullar arasında hidrogen rabitəsi var.
Suyun sıxlığı +4 °C-də ən böyükdür (1 q/sm³); buz sudan yüngüldür.
Aktiv metal + su → hidroksid + $\mathrm{H_2}$ ; $\mathrm{Zn}$ , $\mathrm{Fe}$ + su buxarı (t) → oksid + $\mathrm{H_2}$ ; $\mathrm{Cu}$ , $\mathrm{Ag}$ , $\mathrm{Au}$ su ilə reaksiyaya girmir.
Su ilə aktiv metalların oksidləri (qələvi verir) və turşu oksidləri (turşu verir) birləşir; $\mathrm{SiO_2}$ istisnadır.
Metallarla reaksiyada su oksidləşdirici, flüorla reaksiyada isə reduksiyaedicidir.

Həll olunmuş misallar

Misal 1
4,6 q natrium 95,6 q suya əlavə edilmişdir. Alınan məhlulda natrium-hidroksidin kütlə payını hesablayın.
Həlli
1. Reaksiya tənliyi: $\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow}$ .
2. $n(\mathrm{Na}) = \frac{4{,}6}{23} = 0{,}2$ mol. Tənliyə görə $n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}2$ mol, $n(\mathrm{H_2}) = 0{,}1$ mol.
3. $m(\mathrm{NaOH}) = 0{,}2 \cdot 40 = 8$ q, $m(\mathrm{H_2}) = 0{,}1 \cdot 2 = 0{,}2$ q.
4. Hidrogen məhluldan çıxır, ona görə məhlulun kütləsi: $4{,}6 + 95{,}6 - 0{,}2 = 100$ q.
5. $\omega(\mathrm{NaOH}) = \frac{8}{100} \cdot 100\% = 8\%$ .
Cavab: 8%.
Misal 2
50 q mis kuporosunda $\mathrm{CuSO_4\cdot 5H_2O}$ neçə qram kristallaşma suyu var? Susuz duzun kütləsi nə qədərdir?
Həlli
1. $M(\mathrm{CuSO_4\cdot 5H_2O}) = 160 + 5 \cdot 18 = 250$ q/mol.
2. $n = \frac{50}{250} = 0{,}2$ mol.
3. Hər mol kristalhidratda 5 mol su var: $n(\mathrm{H_2O}) = 0{,}2 \cdot 5 = 1$ mol, $m(\mathrm{H_2O}) = 18$ q.
4. $m(\mathrm{CuSO_4}) = 50 - 18 = 32$ q. Yoxlama: $0{,}2 \cdot 160 = 32$ q.
Cavab: 18 q su və 32 q susuz $\mathrm{CuSO_4}$ .

Özünü yoxla

Əvvəl özün həll et, sonra cavaba bax.

Hansı oksid otaq temperaturunda su ilə reaksiyaya girir?
1. $\mathrm{CuO}$
2. $\mathrm{SiO_2}$
3. $\mathrm{Fe_2O_3}$
4. $\mathrm{SO_3}$
5. $\mathrm{Al_2O_3}$
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: D $\mathrm{SO_3}$
$\mathrm{SO_3}$ turşu oksididir və su ilə sulfat turşusu əmələ gətirir: $\mathrm{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}$ . $\mathrm{CuO}$ , $\mathrm{Fe_2O_3}$ və $\mathrm{Al_2O_3}$ suda həll olmur və onunla reaksiyaya girmir. $\mathrm{SiO_2}$ turşu oksidi olsa da, su ilə reaksiyaya girmir.
9 q suyun elektrolizi zamanı normal şəraitdə neçə litr oksigen ayrılar?
1. 2,8 l
2. 5,6 l
3. 11,2 l
4. 16,8 l
5. 22,4 l
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: B 5,6 l
$\mathrm{2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2}$ . $n(\mathrm{H_2O}) = \frac{9}{18} = 0{,}5$ mol, $n(\mathrm{O_2}) = 0{,}25$ mol, $V = 0{,}25 \cdot 22{,}4 = 5{,}6$ l. 11,2 l hidrogenin həcmidir, 16,8 l isə hər iki qazın ümumi həcmidir.
Hansı reaksiyada su reduksiyaedicidir?
1. $\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2}$
2. $\mathrm{C + H_2O \rightarrow CO + H_2}$
3. $\mathrm{2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2}$
4. $\mathrm{CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2}$
5. $\mathrm{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}$
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: C $\mathrm{2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2}$
Flüorla reaksiyada suyun tərkibindəki oksigen −2-dən 0-a qədər oksidləşir, yəni su elektron verir və reduksiyaedicidir. A və B-də su oksidləşdiricidir (hidrogen +1-dən 0-a enir), D və E isə oksidləşmə-reduksiya reaksiyası deyil.

Tipik səhvlər

Bütün metalların su ilə hidroksid əmələ gətirdiyini düşünmək: dəmir və sink yalnız qızdırılmış su buxarı ilə reaksiyaya girib oksid verir, mis isə su ilə ümumiyyətlə reaksiyaya girmir.
Metal su ilə reaksiyaya girəndə məhlulun kütləsini hesablayarkən ayrılan hidrogenin kütləsini çıxmağı unutmaq.
Suyun sıxlığının 0 °C-də ən böyük olduğunu düşünmək: ən böyük sıxlıq +4 °C-dədir, buz isə sudan yüngüldür.

Hələ də tam aydın deyil?

Mövzunu sənə səsli dərs kimi izah edir, lövhədə yazır və suallarla yoxlayır.

Bu mövzunu Canlı Müəllimlə öyrən Məsələni şəkillə həll et