نکته جالب در مورد آب

[Sara12]

سلام دوستان امروز یه مطلب جالب دیدم این پاسخ هم در جایی خودش جالب بود

[Sara12]

آب یک ماده ی خنثی از نظر اسیدی است یا یک آمفوتر است چرا ؟جوابشو ببینید
آب یک ماده آمفوتر است طبق تعاریف برونستد ولوری زیرا درواکنش با اسیدها ی هیدروژندار پروتون می گیرد وبه بازها پروتون می دهد .و بعلت جفت الکترون ناپیوندی برروی اکسیژن که می تواند دراختیار یک اسید لوئیس ( اوربیتال خالی ) قراردهد یک باز لوئیس نیز محسوب می شود ویا درمقابل یک جفت الکترون ناپیوندی ( مانند آمونیاک ) نظیر یک اسید عمل می نماید. به طور کلی اسید وباز درتعاریف برونستد ولوری ویا لوئیس مقایسه بین دو ذره ایی است که با هم برهمکنش می دهند وبه عملکرد مولکول ها بستگی دارد .اما درتعریف های نظیر آرنیوس آب تعریف نمی شود چون با معرف ها هیچ تغییر رنگی را ایجاد نمی کند وبه همین علت آب به عنوان یک هم تراز کننده برای اسید وباز ها در نظر گرفته شده چون به مقدار بسیار ناچیز یونش می یابد ودر این یونش تعداد یونهای پروتونیوم (اسید ) و یونهای هیدروکسید ( باز) باهم برابرند .فقط همین ( نه به آن معنی که هیچ اثری ندارد مانند گاز متان این نوع مولکولها خنثی هستند .)

[Sara12]

میخواستم بدونم سختی آب رو بر حسب پی پی ام در نظر می گیرن؟


وجود يون هاي دوظرفيتي ( نظير Ca وMg ...) درآب باعث سختي آب مي گردد . سختي موقت كه شامل هيدروژ ن كربنات ها مي شود ٬ قابل زدايش است . وسختي دائم به سبب وجود سولفات ها وكلريد ها وياساير نمكهاي محلول درآب است.
به مجموع سختي موقت وسختي دائم آب سختي كلي مي گويند .
دربعضي كشور ها سختي آب را برحسب درجه تعداد اكي والان ميلي گرم يون هاي كلسيم ومنيزيم دريك ليترآب بيان مي شود .
اكي والان ميليگرم سختي : تعداد ميلي اكي والان گرم هاي يونهاي كلسيم يا منيزيم را دريك ليترآب نشان مي دهد. كه شامل اكي والان ميليگرم از Ca(HCO3)2 وMg(HCO3)2 (سختي موقت ) و يا CaSO4 و MgSO4 (سختي دائم ) است.
يك ميلي اكي والان ميليگرم مقداري ازماده است كه ازنظر عددي با اكي والان گرم آن برابراست وبرحسب ميليگرم بيان مي شود.
تاسال 1952 سختي آب را برحسب درجه سختي بيان مي كردند. درجه سختي مقدار كلسيم اكسيد برحسب گرم موجود درصد ليتر آب است .
مقدارمنيزيم وديگر فلزات دو ظرفيتي را از روي مقدار اكي والان CaOحساب مي كنند .
يك درجه سختي معادل 35663/0 اكي والان ميلي گرم يون كلسيم يا يون منيزيم است.
درجه سختي آب به روشهاي مختلفي ازجمله : گراويمتريك (روش وزني ) وروش ديگر به طريق تيتر كردن(حجم سنجي ) آب توسط محلولي از HCl با غلظت مشخص صورت مي گيرد.


منبع : مسائل شيمي عمومي تاليف نيكلا يويچ / تر

[Sara12]

چرا آب گرم زودتر از آب سرد یخ می بندد
- یک سوال:من در جایی خواندم که یک نفر دو لیوان آّب را که هر دو دارای مقدار یکسان و لیوان های یکسان و خلاصه همه چیز آنها یکسان بود و فقط دمای یکی بالاتر از دیگری بود را در یخچال گذاشته و مشاهده کرده بود(با کار گذاشتن دوربین)که آب گرم تر زودتر یخ می زند. من خودم این ازمایش را با دقت زیاد انجام دادم و دیدم که درست است. می خواستم ببینم که شما چه توجیهی برای این آزمایش داری
. بين مولكول هاي آب پيوند هيدروژني وجود دارد . تعداد اين پيوند ها دريخ (حالت جامد ) حد اكثر وبرابر 4 است . درضمن يخ هم داراي شكل بلوري خاصي( شش گوشه ايي ) است كه درآن مولكولهاي آب درفاصله معيني ازهم قرارگرفته اند. يعني پيوند هيدروژني درفاصله تقريبا معيني بين مولكول ها تشكيل مي شود . ( طول پيوند )
براي ازبين بردن پيوند هيدروژني نيز به انرژي نياز است . درحالت مايع پيوند هيدروژني بازهم وجود دارد .ومولكول هاي آب به شكل خوشه ايي به هم متصل هستند ( خوشه هاي بيست وجهي ) . ولي تعداد آن ها به دما بستگي دارد وهرچه دماي آب بالاتر مي رود. از تعداد آن ها كاسته مي شود . حال اگر آب را دردماي بالاترسرد نماييد٬ مولكول ها آزادتر وبه راحتي مي توانند درفاصله معين ازهم قرارگرفته وشكل بلوري يخ(بلورهاي ريز ) را بسازند .( فراسرد شدن كم تر ).
ولي تنها مقدار كمي از مولكول هاي آب به شكل جامد ومقدار بسيار زيادي از مولكول هاي آب به حالت مايع هستند كه در شبكه بلوري يخ تشكيل شده به دام افتاده اند. اما اين حالت براي آبي كه دردماي پايين منجمد شده برعكس است .
اين امكان براي مولكول هاي آب دردماي پايين كمتر است( فراسرد شدن بيشتر ). زيرا تعداد بيشتر پيوند هيدروژني بين مولكول ها امكان حركت وجايگزيني را كم مي كند .دماي پايين سبب هسته زايي شديد وافزايش سرعت رشد بلورها مي شود .( بلورهاي بيشتر ودرشت تر ) .
لازم به تذكر است درحالت مايع مرتبا پيوند هيدروژني شكسته شده ودرجايي ديگر تشكيل مي شوند وبه عبارتي درحال تغيير وتبديل هستند .دردماي پايين براي اين كه مولكول هاي آب بتوانند شكل بلوري خاص خود را بگيرند بايد بعضي پيوند هاي هيدروژني شكسته ودرجاي مناسب تشكيل شود كه اين خود ٬ به زمان نياز دارد.

[Sara12]

گرمای تبخیر ΔHvap طبق قاعده تراوتن برای گرمای تبخیر ΔHvap مایعی با وزن مولکولی (M ) ودمای جوش ( T ) رابطه زیر وجود دارد.

( Svap = ( M ΔHvap / T = عد د ثابت،

برای اغلب مایع های معمولی ٬این عدد ثابت ٬ حدود 88ژول برکلوین است.

http://tinypic.com/jhy98h.gif

دو دسته اجسام ٬ آنتروپی تبخیری دور از مقدار متوسط دارند.اولین دسته ٬ آن هایی که درفشار معمولی نقطه جوش پایین دارند به ویژه هلیم وهیدروژن ٬این دسته ازمواد دارای مقادیر Svap بسیارکمترازمقدارمتوسط می باشند.این نوع اجسام ازشکل تغییریافته قاعده تروتون که توسط هیلدبراند پیشنهاد شده است تبعیت می کنند.اوپیشنهادکردکه درمقایسه آنتروپی تبخیر مواد بایکدیگر٬ بجای عمل تبدیل مایع به بخاری که در حال تعادل با مایع باشد ٬ عمل تبدیل مایع ٬ به بخاری با غلظت معین ( مثلا یک مول در۴/22 لیتر ) درنظرگرفت.

دومین گروه ازاجسام نامتعارف آن هایی هستند که درحالت مایع یا بخار تجمع مولکولی تشکیل می دهند. به عنوان مثال استیک اسید٬ بخار تعادلی تشکیل می دهد ٬ که تاحد زیادی ازمولکول های دیمر ساخته شده است اگر این دیمر هارا به عنوان شکل استیک اسید مورد مطالعه قراردهیم مقدار عددی ΔSvap دوبرابرمقدار داده شده درجدول می شد٬ که نزدیک تربه متوسط است تجمع ازطریق پیوند هیدروژنی درآب والکل ها در حالت مایع وتا حد کمتری دربخار تعادلی نیز رخ می دهد.مایع هایی که تجمع های مولکولی تشکیل می دهند تغییرهای چشمگیری ازاین مقدار رابروز می دهند .

ثابت تراوتن همان آنتروپی مولی تبخیر است.
ظرفیت گرمایی ٬ C
مقدارگرمای مورد نیاز ( q ) برای افزایش دمای یک سیستم یا ترکیب به اندازه ی یک درجه :
C = q /ΔT ظرفیت گرمایی نامیده می شود .
درحجم ثابت ظرفیت گرمایی ازرابطه ی Cv = ( dU / dT)v بدست می آید . که U انرژی درونی سیستم یا ترکیب می باشد.
درفشار ثابت C p = ( dH / d T) p که درآن H آنتالپی است. ظرفیت گرمایی Cp یک ماده شیب نمودار آنتالپی آن نسبت به دماست. برای گازهای کامل Cp - Cv = nR که R ثابت گازها است .
مسلما این رابطه برای گاز های حقیقی که بین مولکول ها برهم کنش وجود دارد انحراف نشان خواهد داد. حالت ترمودینامیکی یک سیستم تعادلی درحالت سکون درغیاب میدان های خارجی توسط ترکیب آن ( تعدادمول های هرجزء موجود درهرفاز ) وتوسط دو متغیر ازسه متغیر P ٬T٬ V مشخص می شود.برای یک ماده خالص ظرفیت های گرمایی مولی در P ثابت و یا در V ثابت عبارت اند از :
Cp,m = Cp/n و یا Cv,m = Cv/n
هرچه تعداد راه هایی که ماده بتواندانرژی کسب کند(انتقال٬ چرخش٬ نوسان و برهم کنش های بین مولکولی) بیشتر باشد ٬ مقادیر Cp,m و Cv,mبزرگتر خواهد بود.

[Sara12]

مقدار زیاد Cp,m آب مایع ٬ درمقایسه با بخار آب درنتیجه سهم برهم کنش های بین مولکولی در انرژی درونی ( U )است.معمولا Cp برای مایع یک ماده به طور قابل توجهی بزرگتر ازبخار همان ماده است.
بدیهی است برای یک سیستم تک فازی Cp,m با افزایش اندازه مولکول ها زیاد می شود. برای یک سیستم تک فازی باجرم m ظرفیت گرمایی ویژه cp( که اغلب گرمای ویژه نامیده می شود) عبارت است٬ از ظرفیت گرمایی تقسیم بر جرم cp = Cp/m

http://tinypic.com/jhy9u8.gifhttp://tinypic.com/jhy7b4.gif
واژه " ویژه " برای واحد جرم به کار می رود. وبنابراین حجم ویژه v و آنتالپی ویژه h یک فاز به جرم m عبارت خواهد بود از : h ≡ H/m , v ≡V/m = 1/ρ
ظرفیت گرمایی Cp ( که یک خاصیت مقداری است ) را با ظرفیت های گرمایی مولی( Cv,m و Cp,m ) یا ظرفیت گرمایی ویژه cp ( که خواص شدتی هستند ) نباید اشتباه نمود.
ماده خالص Cp,m = Cp/n
سیستم تک فازی cp = Cp/m

http://tinypic.com/jhy6u0.gif
به این ترتیب می توان نتیجه گرفت گرمای ویژه یک ماده به ساختارمولکولی آن ماده ونیروی های بین مولکولی و دما و فشار یاحجم سیستم بستگی دارد. درمورد مولکول هایی نظیر آب که نیروی بین مولکولی نسبتا قوی هیدروژنی بین مولکول ها حتی درحالت گاز وجود دارد٬ موارد غیر عادی به چشم می خورد. به نمودارهای تجربی زیر توجه کنید
طبق نمودار مقابل برای تغییر دمای ذوب به مقدار قابل توجه فشارنیاز است.

http://tinypic.com/jhyds2.gif
توجه کنید که این خط به طرف عقب کشیده شده است (شیب منفی دارد ) یعنی دمای ذوب باافزایش فشار کاهش می یابد . دلیل ترمودینامیکی این پدیده به انقباض یخ دراثر ذوب مربوط می شود. لذا ΔV منفی است.
دلیل کاهش حجم دراثر ذوب یخ از لحاظ مولکولی این است که ساختمان شبکه بلوری یخ به علت تشکیل پیوند هیدروژنی بسیار باز است .و مولکول های آب دور ازهم قرارگرفته اند ودرعین حال به وسیله پیوندهیدروژنی باهم ارتباط دارند .اما این ساختمان بلوری دراثرذوب درهم فرو می ریزد ومایع متراکم تر از جامد ایجاد می شود . یک نتیجه عملی این پدیده مکانیزم پیشروی توده های یخ است. یخ درمقابل لبه های تیز سنگ هاوصخره هافشرده وذوب می گردد. ودرنتیجه توده های یخ به طرف جلو به حرکت درمی آیند.
درفشارهای بالاکه پیوندهای بین مولکول های آب تغییر می کند ٬ فازهای یخ دیگری پایدارمی شوند.بعضی از این فازها در دماهای بالا ذوب می شوند . مانند یخ VII دردمای 100 C ذوب می شود. اما فقط درصورتی که فشار متجاوز از 25 کیلو بار (K bar ) شود به وجود می آید.
درنقطه های سه گانه هرسه فاز درحال تعادل هستند. درنمودار فاز آب چند نقطه سه گانه وجود دارد.
موقعی که یک جامد را گرم می کنیم ذرات آن با دامنه بزرگتری ارتعاش می کنند . ودردمایی که نقطه ذوب نام دارد٬ می توانند ازمحل خود دور شوند .حرکت مولکول هادربالای نقطه ذوب یک بلور به حدی است که شبکه بلوری دیگر معنی ندارد. وتمام نمونه تقریبا به صورت یک سیال متحرک وتقریبا بی ساختار می باشد.
گاهی نظم ساختار جامد ممکن است کاملا از دست نرود٬ مثلا آب مایع را می توان به صورت مجموعه ایی از مناطق یخ مانند و بی ساختار مجسم کرد . (مانند شکل زیر)
پیوند های هیدروژنی آب که به سادگی تشکیل می شوند شکستن آنها نیز دشوار نیست . به طور غیر معمول دراثر ذوب یخ برخی ازپیوند های هیدروژنی می شکند ولی بقیه پیوند ها خمیده می شوند وساختار یخ دچار رمبش می شود و مناطق یخ مانند دائما تشکیل وازهم پاشیده می شوند٬به طوری که یک مولکول آب ممکن است دریک لحظه درمناطق یخ مانند ودرلحظه بعدی در یک منطقه بی ساختار باشد.رمبش جزیی مولکول ها امکان نزدیک شدن بیشتر آنرا می دهد ومولکول ها درفضای اضافی موجود آزادانه جنبش دارند.

http://tinypic.com/jhyck5.jpg

مدل ساختمان آب مایع ٬ دربعضی ازمناطق مولکول ها تاحدی مانند

یخ نظم دارنداما دربین این مناطق مولکول ها بی نظم اند.

مناطق یخ مانند و مایع دائما تغییر می کنند.

خوشه های کوچک چهار مولکولی آب می توانند گرد هم آیند ودی سیکلو اوکتامر و پنتامر حلقوی وتری سیکلودکامر تشکیل دهند. برهم کنش بین این سه خوشه ( نسبتا پایدارند )درفضا منجر به تشکیل خوشه های 280 مولکولی بیست وجهی آب می شود.

این خوشه ها می توانند بدون گسستن پیوند هیدرونی وتنها باخم شدن برخی از آن هاازشکل کم چگالی به شکل پر چگالی وبرعکس تبدیل شوند باافزایش دما اندازه ی متوسط خوشه ها میزان کامل بودن ودرصد شکل کم چگالی کاهش می یابد

باتوجه به مطالب فوق بسیاری از خواص غیر عادی آب را می توان توجیه نمود.

[Sara12]

آب حياتي ترين سرمايه زندگي و بدون جايگزين مي باشد . ماده اي است بي رنگ ، بي بو، بي طعم ، در حالت خالص داراي PH تقريباً 7 ، چگالي تقريباً 1g/cm ٬ در دماي 25 درجه سانتيگراد و فشار 1 اتمسفر ، در 100 درجه سانتيگراد به جوش مي آيد و در 4 درجه كاهش چگالي مي دهد و در صفر درجه يخ مي بندد.
آب در كره زمين بطور مدام به صورت باران و تبخير در جريان بوده و از يك چرخه بسته اي تبعيت مي كند . مقدار آب از ابتداي تشكيل كره زمين تاكنون همواره ثابت بوده است .
درهر مولكول آب يك اتم اكسيژن دو الكترون جفت نشده لايه ظرفيت خودرا با الكترون لايه ظرفيت دو اتم هيدروژن به اشتراك مي گذارد . اين اتم ها توسط پيوند كووالانس به هم متصل مي شوند . فرمول شيميايي مولكول آب H2O است . اتم هاي هيدروژن داراي بار مثبت دردو طرف اكسيژن با زاويه اي نزديك به 105 درجه قرارگرفته اند. و در دو طرف ديگر دوجفت الكترون هاي نا پيوندي اكسيژن قرار دارند. اين وضعيت حالتي قطبي به مولكول مي دهد .به علت قطبي بودن ٬ مولكول ها مي توانند مولكول هاي ديگر رابه سوي خود جذب نمايند. هرمولكول آب حداكثر به چهار مولكول آب ديگر توسط پيوند هيدورژني متصل مي شود .

http://www.um.es/molecula/grafagua/h2o.gif
پيوند هيدروژني نيروي ضعيفي بين اتم H و اتم الكترونگاتيو مانند N ,O ,F ازمولكول ديگر مي باشد.دراين تركيب ها اتم الگترونگاتيو جاذبه شديدي بر الكترون هاي پيوندي اعمال مي كند درنتيجه هيدروژن متصل به آن ها بارجزيي مثبت ( + δ)واتم الكترونگاتيو بار جزيي منفي (- δ ) قابل ملاحظه ايي كسب مي نمايد . كاهش ابر الكتروني روي اتم هيدروژن سبب مي شود كه اين اتم تمايل زيادي به جذب الكترون داشته باشد .ازطرفي افزايش تراكم ابر الكتروني روي عنصر الكترونگاتيو و وجود جفت الكترون هاي ناپيوندي روي آن سبب مي شود كه اين اتم تمايل به دادن الكترون ناپيوندي خود داشته باشد .
ازاين رو هنگامي كه اين مولكول ها در كنار يكديگر قرار مي گيرند اتم هيدروژن يك مولكول جفت الكترون ناپيوندي مولكول ديگر را به سوي خود مي كشد .جاذبه ايي به وجود مي آيد .( انتقال الكترون ويا اشتراك الكترون صورت نمي گيرد.)كه به آن نيروي هيدروژني مي گويند.تركيب هايي كه بين مولكول هاي آن نيروي هيدروژني وجود دارد٬ نسبت به تركيب هاي مشابه خود خواص غير عادي نشان مي دهند.
مولكول هاي آب درحالت مايع درحال حركت نامنظم هستند . به اين ترتيب كه مرتبا پيوند هاي هيدروژني بين آن ها درحال تغيير وتبديل مي باشد. تعداد پيوند هاي هيدروژني هر مولكول آب به دما بستگي دارد . انرژي جنبشي مولكول ها با افزايش دما افزايش مي يابد .هرچه دما بيشتر شود ٬ ازتعداد پيوند هاي هيدروژني نيز كاسته مي شود. فقط درحالت جامد( يخ) كه انرژي جنبشي مولكول ها به حداقل خود مي رسد بين مولكولها ي آب چهار پيوند هيدروژني وجود دارد. ومولكول ها درشبكه كريستالي ثابتي و به شكل تتراهدرال قرارمي گيرند .
تشكيل پيوند هيدروژني بين مولكول هاي آب به اين مولكول خواص ويژه ايي مي بخشد كه آن را ازمولكول هاي مشابه متمايز مي كند. بعضي از اين خواص عبارتند از
1- آب ظرفيت گرمايي بالايي دارد. به عبارتي ديگر مي‌تواند گرماي زيادي را جذب كند يا از دست بدهد بدون اينكه درجه حرارت تغيير كند. هرچه نيروي بين مولكول هاي جسمي قويتر باشد جنب وجوش مولكول ها كمتر بوده وبراي افزايش دما به گرما ي بيشتري نياز دارد.
«ظرفيت گرمايي» يک جسم ، گرماي مورد نياز براي افزايش دماي آن به اندازه يک درجه سلسيوس است.
«ظرفيت گرمايي مولي » مقدار گرماي لازم براي افزايش دماي يک مول از يک ماده به اندازه يک درجه سلسيوس درفشار ثابت ويا درحجم ثابت است و يکاي آن -1 C ْ -1 j.mol مي باشد
«ظرفيت گرمايي ويژه» گرماي مورد نياز براي افزايش دماي يک گرم از جسمي به اندازه ي يک درجه سلسيوس است.يکاي ظرفيت گرمايي j . C-1 . g -1 و يا j g-۱ . K-۱ است.
( θt تغيير دما × m جرم جسم ) / q مقدار گرماي مبادله شده = C ظرفيت گرمايي ويژه

[Sara12]

- آب گرماي نهان بالايي دارد. گرماي نهان٬ انرژيي است كه مقدار معيني ( يك گرم ويا يك مول ) از جسم مي گيرد . و بدون تغيير دما از حالتي به حالت ديگرتبديل مي شود . 3-آب در حالت جامد كم چگالتر از مايع مي‌باشد، به علت تشكيل حفره هاي توخالي در شبكه كريستالي يخ ٬ حجم درحالت جامد افزايش مي يابد . به همين علت يخ سبكتر از آب درحالت مايع است .
4- آب يك حلال مناسب نه تنها براي تركيب هاي قطبي و يوني مي باشد. بلكه بعضي مواد را به كمك پيوند هيدروژني درخود حل مي نمايد .همچنين گازهايي نظير اكسيژن و دي اكسيد كربن نيزدرحفره هاي به وجودآمده درنتيجه پيوند هيدروژني به دام مي اندازد. ودرنتيجه اثر القايي درخود نگه مي دارد .يكي از عللي كه در دماهاي پايين تر ميزان انحلال گاز ها در آب افزايش مي يابد.٬ همين علت است.
5- آب داراي كشش سطحي است. نیروی هیدروژنی بین مولکول های آب درسطح مایع مانند یک پوسته نازک عمل می نمایند به طوری که این اجازه رابه آب می دهند که بتواند اجسام نازک مانند یک تیغ ریش تراشی ویاگرد موادی نظیر کربن ویا یک پشه را علیرغم جرم حجمی بیشتر درسطح خودنگه دارند.
6- آب ويسكوزيته يا غلظت دارد. مقاومت بين لايه‌ها ی مایع را ويسكوزيته (گرانروی ) يا غلظت ناميده مي‌شود .
آب خالص خنثی و ph آن برابر باهفت است . مولکول های آب به مقدار جزیی یونش می یابند ( تقریبا ازهر 555 میلیون مولکول دوعدد ودریک زمان بسیار کوتاه ) . اما از آنجا که تعداد مول هایعنی غلظت + oh - , h باهم برابر است . آب خالص خنثی خواهد ماند. لازم بتذکر است که یون + h به دلیل کوچکی بیش از حدو تراکم زیاد بار الکتریکی درآن جاذبه شدیدی برجفت الکترون ناپیوندی مولکول آب وارد می کند و در محلول آ

[Sara12]

شواهد نشان می دهد . که بابیش از یک مولکول آب می تواند پیوند هیدروژنی برقرار نموده و یون های +H5O2 و +H7O3 و +H9O4 را تشکیل دهد.




http://i12.tinypic.com/2dttyt0.jpg

باکلیک در اینجا (http://www.johnkyrk.com/H2O.html)فلش زیبایی درمورد آب خواهید دید که اطلاعات خوبی درباره چگونگی تشکیل آب نحوه نمایش این مولکول و پیوند هیدروژنی و محاسبه PH ...... به شما می دهد .امیدوارم خوشتون بیاد. نظر خودتون را دراین باره بیان نمایید .