6. Woda, roztwory, reakcje

w roztworach

• 6. 1. Właściwości wody jako

rozpuszczalnika

• 6. 2. Rozpuszczalność substancji
• 6. 3. Roztwory rzeczywiste i ich stężenia
• 6. 4. Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna
• 6. 5. Kwasy i zasady
• 6. 6. Iloczyn jonowy wody
• 6. 7. Pojęcia pH i pOH
• 6. 8. Amfoteryczność
• 6. 9. Reakcje utleniania i redukcji
• 6. 10. Twardość wody i metody zmiękczania

wody

6. Woda roztwory, reakcje w

roztworach

• 6. 1. Właściwości wody jako rozpuszczalnika

Cząsteczki wody w różnej formie występują w

strukturze materiałów budowlanych:

Woda krystalizacyjna

– cząsteczki H

2

O wbudowane są w

strukturę kryształów.

• woda koordynacyjna
• woda sieciowa
• woda konstytucyjna
• woda luźno związana (śródwęzłowa, czyli

międzysieciowa: zeolityczna, międzywarstwowa)

Woda kapilarna

występująca w mikroporach (d<100nm)

materiału

Woda swobodna

występująca w makroporach,

przestrzeniach międzyziarnowych oraz na zwilżonych
powierzchniach, jako woda zaadsorbowana.

Woda krystalizacyjna występująca w siarczanie
miedzi II

CuSO

4

5H

2

O

sól intensywnie niebieska.

Pod wpływem prażenia sól uwodniona traci wodę i
przechodzi w białą sól bezwodną CuSO

4

.

Wody krystalizacyjna

6. Woda roztwory, reakcje w

roztworach

• 6. 1. Właściwości wody jako rozpuszczalnika

Przykłady pojęć związanych z występowaniem wody w budownictwie

wskaźnik wodno-cementowy (w/c) –

stosunek masy wody do masy

cementu w mieszance betonowej. Od

w/c

w zależy wytrzymałość

zapraw i betonów cementowych

wodożądność –

zawartość wody w mieszance zaprawy lub betonu,

niezbędna do uzyskania odpowiedniej konsystencji

wodonasiąkliwość –

zdolność danego materiału do pochłaniania wody

wodoszczelność –

odporność materiału na przenikanie wody

współczynnik rozmiękania –

stosunek wytrzymałości materiału w

stanie nasycenia wodą do wytrzymałości materiału wysuszonego

rozpuszczalność –

stężenie nasyconego roztworu wodnego

mrozoodporność

– odporność nasyconego wodą materiału

budowlanego na wielokrotne zamrażanie

twardość wody –

cecha chemiczna wody określająca stężenie (w

mmol/l) jonów wapnia (Ca

2+

) i magnezu (Mg

2+

) w wodzie

stopnień agresywności wody –

agresywność chemiczną wody

w stosunku do betonu określa się na podstawie stężenia jonów

Ca

2+

, Mg

2+,

NH

4+

, SO

42-

6. Woda roztwory, reakcje w

roztworach

6. 1. Właściwości wody jako rozpuszczalnika

Struktura cząsteczki wody

Właściwości fizykochemiczne wody
• Stała dielektryczna w temp. 298K = 78,5 F/m
• Temperatura topnienia = 273,15K
• Temperatura wrzenia = 373,15K
• Gęstość w temp. 277,15K = 1000,000 kg/m

3

• Gęstość w temp. 273,15K = 999,868 kg/m

3

• Ciepło topnienia lodu = 6 kJ/mol = 0,334 kJ/g, w temp.

273K

• Ciepło parowania wody = 44 kJ/mol = 2,44 kJ/g, w temp.

298K

• Ciepło właściwe lodu = 2,06 J/g (dla T=273K)
• Ciepło właściwe wody = 4,1855 J/g (dla T=288K)
Liczba cząsteczek wody zasocjowanych w agregacie wynosi

od 6 w temp. 370K do 100 w temp. 273K)

6. Woda roztwory, reakcje w

roztworach

6. 1. Właściwości wody jako rozpuszczalnika

6. Woda roztwory, reakcje w

roztworach

•6. 2. Rozpuszczalność substancji

Rozpuszczalność gazów, cieczy i ciał stałych w danym
rozpuszczalniku uwarunkowana jest wzajemnym
oddziaływaniem międzycząsteczkowym substancji
rozpuszczonej i rozpuszczalnika

Rozpuszczalność nieograniczona
Rozpuszczalność ograniczona
Rozpuszczalność bardzo mała

Rozpuszczanie ciał stałych w cieczach wiąże się z rozerwaniem

wiązań między elementami sieci. Źródłem energii niezbędnej

do rozerwania tych wiązań jest energia solwatacji (hydratacji)

cząsteczek rozpuszczonego ciała stałego przez cząsteczki
rozpuszczalnika (wody

).

W roztworach rzeczywistych substancja rozpuszczona

występuje w rozdrobnieniu cząsteczkowym lub jonowym.

6. 2. Rozpuszczalność substancji.

Dysocjacja elektrolityczna soli

6. 2. Rozpuszczalność
substancji.

Dysocjacja elektrolityczna soli

Rozpuszczanie kryształu jonowego na przykładzie
chlorku sodu

6. 2. Rozpuszczalność substancji

Reakcje strącania osadów

6. 2. Rozpuszczalność substancji

Reakcje strącania osadów

Przykłady wytrącania osadów jodku

ołowiu II, chlorku srebra I i chromianu

ołowiu II

6. 3. Roztwory i ich stężenia

Sposób otrzymywania roztworów mianowanych

6. 5. Kwasy i zasady

Teorie kwasów i zasad

:

teoria Arrheniusa
teoria Bronsteda-Lowrego
teoria Lewisa

6. 5. Kwasy i zasady

6. 5. Kwasy i zasady

6. 5. Kwasy i zasady

6. 5. Kwasy i zasady

Stała dysocjacji kwasowej

Stała dysocjacji zasadowej

6. 5. Kwasy i zasady

Iloczyn jonowy wody

6. 5. Kwasy i zasady

6. 5. Kwasy i zasady

Skala kwasowości i zasadowości

6. 5. Kwasy i zasady

Wartości pH typowych cieczy i

płynów

6. 5. Kwasy i zasady

Pomiar wartości wykładnika jonów

wodorowych (pH) cieczy

pehametr

6. 5. Kwasy i zasady
Reakcje kwasów

6. 5. Kwasy i zasady

Wytrącanie i rozpuszczanie

wodorotlenku żelaza III

roztwór
zasadowy

roztwór kwaśny

Reakcje w roztworach - miareczkowanie

6. 5. Kwasy i zasady
Reakcje kwasów Lewisa

6. 5. Kwasy i zasady

Reakcje kwasów Lewisa

Reakcja dwutlenku węgla w jonem

wodorotlenowym

i wodorotlenkiem wapnia

6. 5. Kwasy i zasady

Rola kwasu chlorowodorowego

w procesie trawienia

6. 5. Kwasy i zasady

Dwie ważne zasady

Kofeina
C

8

H

10

N

4

O

2

Nikotyna C

10

H

14

N

2

CHEMIA PIERWIASTKÓW GRUP GŁÓWNYCH

Budowa cząsteczki
kwasu azotowego

NO

2

+ H

2

O = HNO

3