2009 01 023255

G W v.nl **.-« S I Dufly. (’A#«wvłv^*wU, W<ntwj itil? ISBN >-41-15324-3. C by W MN 20ifl

241

9.1. Fizyczne i chemiczne właściwości wody

Lód

Strukturę lodu tworzą pochylone sześciokątne pierścienic o długościach wiązań ora/, ich entalpii przedstawionych na rys. 9.4. Pojedyncze cząsteczki utrzymywane są razem (a właściwie utrzymywane osobno, o czym dalej) za pomocą względnie silnego wiązania wodorowego (AHo u = 10-40 kJ • mol^-1).

AZ/oh-463,5 U mol ¹ A//_n H- 10 40 kJ mol ¹

(2) ulom tlenu • atom wodom

Rys. 9.4. Struktura lodu

Gęstość lodu wynosi 0,917 kg L '.a zatem mniej niż ciekłej wody. co sprawia. że lód pływa na powierzchni jezior i stawów. Ta ważna właściwość wywiera wpływ na środowisko w rozmaity sposób w regionach o zimnym klimacie. Fntalpia topnienia lodu wynosi 6.02 kJ mol^-1 i jest znacznie większa niż w przypadku większości innych ciał stałych. Z powodu tej dużej wartości fluktuacje temperatury w okresie zimowym ulegają zmniejszeniu w obszarach sąsiadujących z dużymi zbiornikami wody.

Woda w stanie ciekłym — zmiany gęstości wraz z temperaturą

Gdy lód topnieje, tylko około 12% wiązań wodorowych ulega zerwaniu, co wskazuje, że ciekła woda w temp. 0 C zachowuje w znacznym stopniu strukturę lodu. Jak już wspomniano, wiązania wodorowe utrzymują cząsteczki wody osobno, natomiast ograniczona liczba zerwanych wiązań w trakcie topnienia sprawia, żc pojedyncze cząsteczki zbliżają się do siebie. Sprawia to, żc gęstość ciekłej wody w temp. 0 C jest większa niż lodu. Podczas ogrzewania wody w zakresie temperatury jej stanu ciekłego dwa konkurencyjne czynniki wpływają na jej gęstość. Jednym z nich jest dalsze zrywanie wiązań wodorowych. Oszacowano, żc w zakresie temperatury 0-100 C zerwanych zostaje dodatkowo 8% wiązań, natomiast pozostałe 80%’ wiązań wodorowych istnieje nadal w ciekłej wodzie w temperaturze wrzenia. Powoduje to wzrost gęstości wody. Drugi czynnik to wzrost energii kinetycznej cząsteczek wraz z temperaturą, co sprawia, żc zachodzi termiczne rozszerzanie i tym samym zmniejszenie gęstości. Pierwszy z wymienionych czynników dominuje w zakresie temperatury od 0 do 4 C, drugi zaś w zakresie od 4 do 100 C. Sumarycznym tego skutkiem jest osiąganie przez wodę największej gęstości w temperaturze bliskiej 4 C.