Woda

Właściwości

Gęstość i stan skupienia	0,9998 g/cm³ (0 °C); ciecz 0,9167 g/cm³ (0 °C); ciało stałe
Temperatura topnienia	0 °C
Temperatura wrzenia	100 °C
Temperatura krytyczna	374 °C
Ciśnienie krytyczne	22,1 MPa
Kwasowość (pK_a)	15,74
Zasadowość (pK_b)	15,74
Lepkość	0,00089 Pa·s
Napięcie powierzchniowe	71,98 mN/m

Budowa

Układ krystalograficzny	heksagonalny (lód)
Moment dipolowy	1,85 D

Niebezpieczeństwa

NFPA 704

0

Temperatura zapłonu

niepalny

Temperatura samozapłonu

niepalny

Numer RTECS

ZC0110000

Podobne związki

Inne aniony

kwasy protonowe (H⁺A^-)

Inne kationy

wodorotlenki (B⁺OH^-)

Podobne związki

amoniak
siarkowodór, difluorek tlenu

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków standardowych (25 °C, 1000 hPa)

Rozkład ładunku dookoła cząsteczki wody: kolor czerwony – cząstkowy ładunek ujemny, kolor niebieski – cząstkowy ładunek dodatni

Łączenie się cząsteczek wody. Ciągłe – wiązania atomowe, przerywane – wiązania wodorowe.

Woda, tlenek wodoru (nazwa systematyczna IUPAC: oksydan) – związek chemiczny o wzorze H₂O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.

Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji polarnych. Większość występującej w przyrodzie wody jest "słona" (około 97,38%), tzn. zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W naturalnej wodzie rozpuszczone są gazy atmosferyczne, z których w największym stężeniu znajduje się dwutlenek węgla.

Woda naturalna w wielu przypadkach przed zastosowaniem musi zostać uzdatniona. Proces uzdatniania wody dotyczy zarówno wody pitnej jak i przemysłowej.

Pochodzenie wody

hipoteza solarna – wiatr słoneczny niesie za sobą jądra (atomy) wodoru, które wchodzą w reakcję z tlenem tworząc cząsteczki wody
hipoteza geochemiczna

Właściwości fizyczne wody

temperatura topnienia pod ciśnieniem 1 atm: 0 °C = 273,152519 K
temperatura wrzenia pod ciśnieniem 1 atm: 99,97 °C = 373,12 K
punkt potrójny 0,01 °C = 273,16 K, 611,657 Pa
gęstość w temperaturze 3,98 °C: 1 kg/l (gęstość maksymalna).
temperatura krytyczna: 647,096 K^[3] (ok. 374 °C)
ciśnienie krytyczne: 22,064 MPa^[3]
ciepło właściwe: 4187 J/(kg·K) = 1 kcal/(kg·K)
ciepło topnienia: 333,7 kJ/kg
masa cząsteczkowa: 18,01524 Da
względna przenikalność elektryczna w stałym polu elektrycznym: 87,9 (0 °C), 78,4 (25 °C), 55,6 (100 °C)
barwa (woda chemicznie czysta: bezbarwna; w warstwach wielometrowych niebieska^[4])
mętność/ilość zawiesin w wodzie (woda chemicznie czysta: klarowna)
zapach (woda chemicznie czysta: bezwonna)
konduktywność, σ, lub rezystywność, ρ (dla dobrej jakości wody destylowanej lub demineralizowanej ρ > 18 M Ω m)
twardość (woda chemicznie czysta: 0)
- twardość ogólna
- twardość węglanowa (przemijająca)
- twardość niewęglanowa (trwała)
odczyn (woda chemicznie czysta: pH 7,0)
- utlenialność wody (woda chemicznie czysta: 0)

Cząsteczki wody są nieliniowe, a wiązania H-O są silnie spolaryzowane i stąd woda ma trwały moment dipolowy – czyli jest silnie polarna. Kąt między wiązaniami tlen-wodór wynosi ok. 105°. W postaci lodu kąt między tymi wiązaniami jest równy ok. 108°.

Gdy podda się wodę ciśnieniu większym niż 3900 MPa woda zwiększa gęstość do około 1,5 g/cm³ i powstaje lód o temperaturze powyżej 0 °C.

Autodysocjacja wody

Osobny artykuł: Autodysocjacja wody.

Woda ulega samoistnej jonizacji zwanej autodysocjacją zgodnie z reakcją:

H₂O + H₂O → H₃O⁺ + OH^-

Równowagę autodysocjacji wody opisuje tzw. iloczyn jonowy wody, który w temperaturze 20 °C jest równy ok. 10^-14 (zwykle wielkość bezwymiarowa lub mol²/kg²) (zobacz skala pH).

Fala na wodzie po kapnięciu kropli.

Rozszerzalność temperaturowa

gęstość wody w funkcji temperatury
temp. [°C]	gęstość [kg/m³]
+100	958,4
+80	971,8
+60	983,2
+40	992,2
+30	995,6502
+25	997,0479
+22	997,7735
+20	998,2071
+15	999,1026
+10	999,7026
+4	999,9720
0	999,8395
−10	998,117
−20	993,547
−30	983,854
Źródło: Lide, D. R. (Ed.), (1990), CRC Handbook of Chem. and Phys. Informacje dla temperatur poniżej 0 °C dot. wody jako cieczy przechłodzonej.

Woda, jako jedna z niewielu substancji, nie zwiększa swojej objętości monotonicznie z temperaturą w całym przedziale temperatur od 0 do 100 °C. Zależność gęstości wody od temperatury pokazana jest^[5] w tabelce obok. Poniżej +3,98 °C objętość zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, co wśród ogółu substancji chemicznych jest anomalią (patrz: anomalna rozszerzalność wody). Anomalia spowodowana jest specyficznym kształtem cząsteczki wody oraz istnieniem silnych wiązań wodorowych. Wiązania te nadają wodzie względnie dużą gęstość, a ponadto pękają w obszarze anomalnym, zwiększając nieuporządkowanie wśród cząsteczek, a co za tym idzie, zwiększając również objętość cieczy. Z tego samego powodu objętość wody wzrasta również podczas krzepnięcia – dlatego lód pływa po powierzchni wody, rozsadza naczynia, kruszy spękane skały, niszczy nawierzchnię dróg itp.

Ciekawostki

Woda ma swoje święto – 22 marca.

Przypisy

↑ Woda – Compound Summary (ang.). PubChem Public Chemical Database.
↑ Sonda Phoenix potwierdza istnienie wody na Marsie
↑ ^3,0 ^3,1 "Guideline on the Use of Fundamental Physical Constants and Basic Constants of Water", The International Association for the Properties of Water and Steam, Gaithersburg, Maryland, USA, September 2001, (pdf).
↑ Robert L, Wolke: Co Einstein powiedział swojemu fryzjerowi. Klub Dla Ciebie, 2002. ISBN 83-88729-93-4.
↑ Dokładniejsze dane o zależności gęstości od temperatury w zakresu 0-40 °C