2009 01 023339

O W \a[iHo 8 J Hurty CAraw vnA»(th> Wjitmw» Ji*>7 ISBN WMMI >1    0 by WN PWN ’W

9.1. Fizyczne i chemiczne właściwości wody    243

Ciekła woda jako rozpuszczalnik

Wśród znanych nam cieczy woda charakteryzuje się największą wartością zarówno momentu dipolowego, jak i względnej przcnikalności elektrycznej. Właściwości te sprawiają. ze woda jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji chemicznych. Niekiedy jest ona określana mianem „uniwersalnego rozpuszczalnika”, ponieważ jest zdolna do rozpuszczania większej liczby rozmaitych substancji chemicznych niż jakakolwiek inna ciecz. Ze względu na duży moment dipolowy (6.1 • 10^{- KI}C • m) cząsteczki wody orientują się wokół jonowych lub polarnych indywiduów, tworząc wiązania X ... H_:0 (rys. 9.6). Tworzenie sic wiązań prowadzących do powstania uwodnionych postaci substancji chemicznych jest reakcją korzystną, ponieważ jego entalpia swobodna ma ujemną wartość. Gdy zysk energii związany z. hydratacją jest większy od wymaganego do zerwania pierwotnych wiązań w ciele stałym, wówczas substancja rozpuszcza się w wodzie. Wiele jonowych i polarnych substancji chemicznych, które łatwo ulegają hydratacji, określanych jest mianem hydrofitowych, podczas gdy niepolai ne. obojętne substancje o ograniczonej zdolności do tworzenia wiązań z polarnymi cząsteczkami wody nazywane są hydrofobowymi.

H”

X* — O*

X -H*. . O*

II*

'H¹'

Rys. 9.6. Uwodnione jony dodatnie i ujemne. Cząsteczki polarne mogą również tworzyć podobne indywidua chemiczne. Zazwyczaj więcej cząsteczek wody otacza naładowane centrum

Liczba cząsteczek wody otaczających jon nazywana jest liczbą hydratacyjną. Zależy ona od kilku czynników, wśród których najważniejszym jest stosunek wielkości ładunku do promienia, co zilustrowano na przykładzie danych odnoszących się do metali alkalicznych w tab. 9.2.

Tabela 9.2. ł adunki i promienie jonów metali alkalicznych w roztworach wodnych

Jon	LU	Na*	K’	Rb*"	cv
Promień jonu/pm	60	95	133	148	169
Gęstość ładunku/(C pm^_l)	0.0167	0,0105	0,0075	0,0068	0.0059
Promień jonu uwodnionego/pm	340	276	232	228	228
Liczba hydruiacyjna	23.3	16.6	10.5	10	9.9

Jony o dużym stosunku ładunku do promienia, czyli o dużej gęstości ładunku przyciągają do siebie większą liczbę cząsteczek wody. Prowadzi to do interesującej odwrotnej zależności pomiędzy promieniem jonowym i promieniem jonu hydratowanego (tab. 9.2). Ma to znaczenie w reakcjach wymiany jonowej uwodnionych jonów, które zachodzą na powierzchni ciał stałych w słupie wody. Stosunek ładunku do promienia hydratowanych jonów metali alkalicznych jest taki. że jony rubidu są silniej przyciągane do ujemnie naładowanych centrów na powierzchni cząstek zawiesiny lub osadów dennych niż jony sodu.