תכונות גשמיות
למים מספר תכונות פיזיות חשובות. למרות שמאפיינים אלו מוכרים בגלל האומניפרנסנס של מים, מרבית התכונות הפיזיקליות של מים הן די לא טיפוסיות. בהתחשב במסה הטוחנת הנמוכה של מולקולות המרכיב שלהן, למים יש ערכים גדולים בצורה יוצאת דופן של צמיגות, מתח פנים, חום אידוי ואנטרופיה של אידוי, וניתן לייחס את כל אלה לאינטראקציות הנרחבות של קשירת מימן הקיימות במים נוזליים. המבנה הפתוח של קרח המאפשר קשרים מקסימליים של מימן מסביר מדוע מים מוצקים פחות צפופים ממים נוזליים - מצב חריג ביותר בקרב חומרים נפוצים.
| תכונות פיזיקליות שנבחרו של מים | |
|---|---|
| מסה מולארית | 18.0151 גרם לשומה |
| נקודת המסה | 0.00 מעלות צלזיוס |
| נקודת רתיחה | 100.00 מעלות צלזיוס |
| צפיפות מקסימאלית (ב -3.98 מעלות צלזיוס) | 1.0000 גרם לסנטימטר מעוקב |
| צפיפות (25 מעלות צלזיוס) | 0.99701 גרם לסנטימטר מעוקב |
| לחץ אדי (25 מעלות צלזיוס) | 23.75 טור |
| חום היתוך (0 ° C) | 6.010 קילוג'ול למול |
| חום אידוי (100 מעלות צלזיוס) | 40.65 קילוג'ול למול |
| חום היווצרות (25 מעלות צלזיוס) | −285.85 קילוג'ול למול |
| אנטרופיה של אידוי (25 מעלות צלזיוס) | 118.8 ג'ול לשומה |
| צמיגות | 0,8903 צלזיוס |
| מתח פנים (25 מעלות צלזיוס) | 71.97 dynes לסנטימטר |
תכונות כימיות
תגובות על בסיס חומצה
מים עוברים תגובות כימיות מסוגים שונים. אחד המאפיינים הכימיים החשובים ביותר של מים הוא יכולתם להתנהג גם כחומצה (תורם לפרוטון) וגם כבסיס (מקבל פרוטון), המאפיין האופייני לחומרים אמפטריים. התנהגות זו נראית בצורה הברורה ביותר במיזוג אוטומטי של מים: H 2 O (l) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O + (aq) + OH - (aq), שם (l) מייצג את המצב הנוזלי, ה- (aq) מציין שהמינים מומסים במים, והחצים הכפולים מצביעים על כך שהתגובה יכולה להתרחש לשני הכיוונים וקיים מצב שיווי משקל. ב 25 מעלות צלזיוס (77 מעלות צלזיוס) ריכוז ה- H + המוזר (כלומר H 3 O +, המכונה יון ההידרוניום) במים הוא 1.0 × 10 −7 מ ', כאשר M מייצג שומות לליטר. מאחר שאחד OH - יון מופק עבור כל H 3 O + יון, ריכוז OH - ב 25 ° C הוא גם 1.0 × 10 -7 מים יג ב 25 ° C האות H 3 O + ריכוז ואת OH - ריכוז חייב להיות תמיד 1.0 × 10 −14: [H +] [OH -] = 1.0 × 10 −14, כאשר [H +] מייצג את הריכוז של יוני H + מתוחים בשומות לליטר ו [OH -] מייצג את הריכוז של OH - יונים בשומות לליטר.
כאשר חומצה (חומר שיכול לייצר יוני H +) מומסת במים, גם החומצה וגם המים תורמים יוני H + לתמיסה. זה מוביל למצב בו ריכוז H + גדול מ- 1.0 × 10 −7 M. מכיוון שתמיד צריך להיות נכון ש [H +] [OH -] = 1.0 × 10 −14 ב 25 מעלות צלזיוס, [OH] -] יש להוריד לערך כלשהו מתחת ל 1.0 × 10 −7. המנגנון להפחתת ריכוז OH - כרוך בתגובה H + + OH - → H 2 O, המתרחשת במידה הדרושה כדי להחזיר את התוצר של [H +] ו- [OH -] ל- 1.0 × 10 −14 M. לפיכך, כאשר מוסיפים חומצה למים, הפיתרון המתקבל מכיל יותר H + מאשר OH -; כלומר, [H +]> [OH -]. פיתרון כזה (בו אומרים [H +]> [OH -]) הוא חומצי.
השיטה הנפוצה ביותר לציון החומציות של תמיסה היא ה- pH שלה, המוגדר במונחים של ריכוז יון המימן: pH = log [H +], שם יומן הסמל מהווה לוגריתם בסיס -10. במים טהורים, שבהם [H +] = 1.0 × 10 −7 M, ה- pH = 7.0. עבור תמיסה חומצית, ה- pH הוא פחות מ 7. כאשר בסיס (חומר שמתנהג כמקבל פרוטון) מומס במים, ריכוז ה- H + יורד כך [OH -]> [H +]. פיתרון בסיסי מאופיין על ידי pH> 7. לסיכום, בתמיסות מימיות בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס:
| פתרון ניטרלי | [H +] = [OH -] | pH = 7 |
| תמיסה חומצית | [H +]> [OH -] | pH <7 |
| פיתרון בסיסי | [OH -]> [H +] | pH> 7 |
