คุณสมบัติทางกายภาพ
น้ำมีคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญหลายประการ แม้ว่าคุณสมบัติเหล่านี้จะคุ้นเคยเนื่องจากการอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่งของน้ำคุณสมบัติทางกายภาพส่วนใหญ่ของน้ำค่อนข้างผิดปกติ เนื่องจากมวลโมเลกุลต่ำของโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบน้ำมีค่าความหนืดมากผิดปกติแรงตึงผิวความร้อนของการกลายเป็นไอและการเอนโทรปีของการกลายเป็นไอซึ่งทั้งหมดนี้สามารถอธิบายได้ในปฏิกิริยาของพันธะไฮโดรเจนที่มีอยู่ในน้ำของเหลว โครงสร้างแบบเปิดของน้ำแข็งที่ช่วยให้พันธะไฮโดรเจนสูงสุดอธิบายว่าทำไมของแข็งน้ำหนาแน่นน้อยกว่าน้ำของเหลวสถานการณ์ที่ผิดปกติอย่างมากในหมู่สารทั่วไป
| คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำที่เลือกสรร | |
|---|---|
| มวลโมลาร์ | 18.0151 กรัมต่อโมล |
| จุดหลอมเหลว | 0.00 ° C |
| จุดเดือด | 100.00 ° C |
| ความหนาแน่นสูงสุด (ที่ 3.98 ° C) | 1.0000 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร |
| ความหนาแน่น (25 ° C) | 0.99701 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร |
| ความดันไอ (25 ° C) | 23.75 torr |
| ความร้อนของการหลอม (0 ° C) | 6.010 กิโลจูลต่อโมล |
| ความร้อนของการระเหย (100 ° C) | 40.65 กิโลจูลต่อโมล |
| ความร้อนของการก่อตัว (25 ° C) | −285.85 กิโลจูลต่อโมล |
| เอนโทรปีของการระเหย (25 ° C) | 118.8 จูลต่อ° C โมล |
| ความเหนียว | 0.8903 centipoise |
| แรงตึงผิว (25 ° C) | 71.97 dynes ต่อเซนติเมตร |
คุณสมบัติทางเคมี
ปฏิกิริยากรดเบส
น้ำผ่านปฏิกิริยาเคมีหลากหลายชนิด หนึ่งในคุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญที่สุดของน้ำคือความสามารถในการทำงานเป็นทั้งกรด (ผู้บริจาคโปรตอน) และฐาน (ตัวรับโปรตอน), คุณสมบัติคุณสมบัติของสาร amphoteric พฤติกรรมนี้เห็นได้ชัดเจนที่สุดในการเติมน้ำอัตโนมัติ: H 2 O (l) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O + (aq) + OH - (aq) โดยที่ (l) แทนสถานะของเหลว (aq) บ่งชี้ว่าสปีชี่ส์ถูกละลายในน้ำและลูกศรคู่บ่งบอกว่าปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้ในทิศทางใดทิศทางหนึ่งและมีสภาวะสมดุลอยู่ ที่ 25 ° C (77 ° F) ความเข้มข้นของไฮเดรต H + (เช่น H 3 O +หรือที่รู้จักกันในชื่อ hydronium ion) ในน้ำคือ 1.0 × 10 −7 M ซึ่ง M แทนโมลต่อลิตร ตั้งแต่หนึ่ง OH -ไอออนที่ผลิตสำหรับแต่ละ H 3 O +ไอออนความเข้มข้นของโอ้-ที่ 25 ° C ยังเป็น 1.0 × 10 -7เมตรในน้ำที่ 25 ° C ความ H 3 O +เข้มข้นและ OH -ความเข้มข้น จะต้องเป็น 1.0 × 10 −14: [H +] [OH -] = 1.0 × 10 −14โดยที่ [H +] แสดงถึงความเข้มข้นของ H +ไอออนที่ถูกไฮเดรตในโมลต่อลิตรและ [OH -] หมายถึงความเข้มข้นของ OH -ไอออนเป็นโมลต่อลิตร
เมื่อกรด (สารที่สามารถผลิต H +ไอออน) ละลายในน้ำทั้งกรดและน้ำจะมีส่วนร่วม H +ไอออนกับสารละลาย สิ่งนี้นำไปสู่สถานการณ์ที่ความเข้มข้นของ H +มากกว่า 1.0 × 10 −7 M เนื่องจากต้องเป็นจริงเสมอว่า [H +] [OH -] = 1.0 × 10 −14ที่ 25 ° C, [OH -] จะต้องลดค่าบางอย่างดังต่อไปนี้ 1.0 × 10 -7 กลไกในการลดความเข้มข้นของ OH -เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา H + + OH - → H 2 O ซึ่งเกิดขึ้นในขอบเขตที่จำเป็นในการคืนค่าผลิตภัณฑ์ของ [H +] และ [OH -] ถึง 1.0 × 10 −14 M. ดังนั้นเมื่อเติมกรดลงในน้ำสารละลายที่ได้จะมี H +มากกว่า OH -; นั่นคือ [H +]> [OH -] โซลูชันดังกล่าว (ซึ่ง [H +]> [OH -]) ถูกกล่าวว่าเป็นกรด
วิธีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการระบุความเป็นกรดของสารละลายคือค่า pH ซึ่งกำหนดไว้ในแง่ของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน: pH = −log [H +] ซึ่งบันทึกสัญลักษณ์ย่อมาจากลอการิทึมฐาน -10 ในน้ำบริสุทธิ์ซึ่ง [H +] = 1.0 × 10 −7 M ค่า pH = 7.0 สำหรับสารละลายที่เป็นกรดค่าพีเอชจะน้อยกว่า 7 เมื่อฐาน (สารที่ทำหน้าที่เป็นตัวรับโปรตอน) ละลายในน้ำความเข้มข้นของ H +จะลดลงดังนั้น [OH -]> [H +] วิธีการแก้ปัญหาพื้นฐานมีลักษณะโดยมีค่า pH> 7 โดยสรุปในสารละลายน้ำที่ 25 ° C:
| ทางออกที่เป็นกลาง | [H +] = [OH -] | pH = 7 |
| สารละลายที่เป็นกรด | [H +]> [OH -] | pH <7 |
| ทางออกพื้นฐาน | [OH -]> [H +] | ค่า pH> 7 |
