Vandmolekyle

Vand
Geometri af vandmolekylet og 3D-repræsentation
Identifikation
N o CAS	7732-18-5
N o EF	231-791-2
SMILE	O PubChem , 3D-visning
InChI	InChI: 3D-visning InChI = 1 / H2O / h1H2
Udseende	gennemsigtig væske. Blå på kanten af ​​isen ( f.eks. Gletsjer)
Kemiske egenskaber
Brute formel	H 2 O   [Isomerer]
Molar masse	18,0153 ± 0,0004  g / mol H 11,19%, O 88,81%,
Dipolært øjeblik	1,854 6  ±  0,004 0  D
Molekylær diameter	0,343  nm
Fysiske egenskaber
T ° fusion	0  ° C
T ° kogning	100  ° C
Opløselighedsparameter δ	47,9  MPa 1/2 ( 25  ° C )
Volumenmasse	1.000 0  g cm −3 ( 3.98  ° C ) 0,997 05  g cm −3 ( 25  ° C ) ligning: ρ=5.4590/0,30542(1+(1-T/647,13)0,081){\ displaystyle \ rho = 5.4590 / 0.30542 ^ {(1+ (1-T / 647.13) ^ {0.081})}} Densitet af væsken i kmol · m -3 og temperatur i Kelvin, fra 273,16 til 333,15 K. Beregnede værdier: 0,99501 g · cm -3 ved 25 ° C. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 273,16 0,010000000000048 55.583 1.00134 277,16 4.01 55,52775 1.00035 279,16 6,01 55.50013 0,99985 281,16 8,01 55,47238 0,99935 283,16 10.01 55,44452 0,99885 285,16 12.01 55.41652 0,99835 287,16 14.01 55,3884 0,99784 289,16 16.01 55.36014 0,99733 291,16 18.01 55,33176 0,99682 293,16 20.01 55.30324 0,9963 295,16 22.01 55,27459 0,99579 297,16 24.01 55.24581 0,99527 299,16 26.01 55.21689 0,99475 301,16 28.01 55,18783 0,99423 303,16 30.01 55.15863 0,9937 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 305.15 32 55.12929 0,99317 307.15 34 55.09981 0,99264 309.15 36 55.07018 0,99211 311.15 38 55.04041 0,99157 313.15 40 55.01049 0,99103 315,15 42 54,98042 0,99049 317,15 44 54.95021 0,98994 319,15 46 54.91984 0,9894 321,15 48 54,88931 0,98885 323,15 50 54,85864 0,98829 325,15 52 54,8278 0,98774 327,15 54 54,7968 0.98718 329,15 56 54,76565 0,98662 331.15 58 54,73433 0,98606 333,15 60 54.703 0,98549 ligning: ρ=4.9669/0,27788(1+(1-T/647,13)0,188740){\ displaystyle \ rho = 4.9669 / 0.27788 ^ {(1+ (1-T / 647.13) ^ {0.18740})}} Densitet af væsken i kmol m -3 og temperatur i Kelvin, fra 333,15 til 403,15 K. Beregnede værdier: T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 333,15 60 54,6866 0,9852 337,82 64,67 54.51549 0,98211 340,15 67 54.42936 0,98056 342,48 69,33 54,34283 0,979 344,82 71,67 54.25589 0,97744 347,15 74 54.16855 0,97586 349,48 76,33 54.0808 0.97428 351,82 78,67 53.99263 0,97269 354,15 81 53.90404 0,9711 356,48 83,33 53,81502 0.96949 358,82 85,67 53,72557 0,96788 361,15 88 53,63567 0,96626 363,48 90,33 53,54533 0,96464 365,82 92,67 53.45454 0,963 368,15 95 53,36329 0.96136 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 370,48 97,33 53,27157 0,9597 372,82 99,67 53,17938 0,95804 375,15 102 53.08672 0,95637 377,48 104,33 52.99357 0,9547 379,82 106,67 52.89992 0.95301 382,15 109 52.80578 0,95131 384,48 111,33 52,71113 0,94961 386,82 113,67 52.61597 0,94789 389,15 116 52.52028 0,94617 391,48 118,33 52,42407 0,94444 393,82 120,67 52,32732 0,94269 396,15 123 52,23002 0,94094 398,48 125,33 52,13216 0,93918 400,82 127,67 52.03374 0,9374 403,15 130 51,93475 0,93562 ligning: ρ=4.3910/0.24870(1+(1-T/647,13)0.25340){\ displaystyle \ rho = 4.3910 / 0.24870 ^ {(1+ (1-T / 647.13) ^ {0.25340})}} Densitet af væsken i kmol m -3 og temperatur i Kelvin, fra 403,15 til 647,13 K. Beregnede værdier: T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 403,15 130 52,34366 0,94299 419,42 146,27 51,36701 0,92539 427,55 154.4 50,86626 0,91637 435,68 162,53 50.35655 0,90719 443,81 170,66 49,83732 0,89783 451,95 178,8 49.30794 0.8883 460.08 186,93 48,76772 0,87857 468,21 195.06 48.21588 0,86862 476,34 203,19 47,65156 0,85846 484,48 211,33 47.07377 0,84805 492,61 219,46 46.4814 0,83738 500,74 227,59 45,87318 0,82642 508,87 235,72 45.24765 0,81515 517,01 243,86 44.60313 0,80354 525,14 251,99 43,93764 0,79155 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 533,27 260,12 43.24885 0,77914 541,41 268,26 42,53399 0,76626 549,54 276,39 41.78969 0,75285 557,67 284,52 41.01184 0,73884 565,8 292,65 40.19529 0,72413 573,94 300,79 39,33348 0,7086 582,07 308,92 38.41785 0,69211 590,2 317.05 37.43685 0,67444 598,33 325,18 36,37432 0.65529 606,47 333,32 35.20645 0,63425 614,6 341,45 33,89566 0,61064 622,73 349,58 32,37649 0,58327 630,86 357,71 30.5152 0,54974 639 365,85 27,94077 0,50336 647,13 373,98 17.65581 0,31807
Mættende damptryk	6.112  mbar (is, 0  ° C ) 12,4  mbar ( 10  ° C ) 23,4  mbar ( 20  ° C ) 42,5  mbar ( 30  ° C ) 73,8  mbar ( 40  ° C ) 123,5  mbar ( 50  ° C ) 199,4  mbar ( 60  ° C ) ligning: Pvs=exs(73,649+-7258.2T+(-7.3037)×likke(T)+(4.1653E-6)×T2.0000){\ displaystyle P_ {vs} = exp (73.649 + {\ frac {-7258.2} {T}} + (- 7.3037) \ times ln (T) + (4.1653E-6) \ times T ^ {2.0000})} Tryk i pascal og temperatur i kelvin, fra 273,16 til 647,13 K. Beregnede værdier: 3 170,39 Pa ved 25 ° C. T (K) T (° C) P (Pa) 273,16 0,010000000000048 610,56 298.09 24,94 3.159,31 310,56 37.41 6.424,38 323.02 49,87 12.274,02 335,49 62,34 22.198,48 347,95 74.8 38,249,34 360,42 87,27 63.135,86 372,89 99,74 100.308,53 385,35 112.2 154.025,47 397,82 124,67 229.399,5 410,28 137,13 332.425,86 422,75 149,6 469.992,41 435,21 162.06 649.875,71 447,68 174,53 880.727,27 460,15 187 1.172.054,7 T (K) T (° C) P (Pa) 472,61 199,46 1.534.202,63 485.08 211,93 1 978 337,94 497,54 224,39 2.516.443,24 510,01 236,86 3.161.322,23 522,47 249,32 3 926 619,62 534,94 261,79 4.826.858 547.4 274,25 5.877.493,25 559,87 286,72 7.094.990,09 572,34 299,19 8.496.918,62 584,8 311,65 10.102.073,08 597,27 324.12 11 930 613,48 609,73 336,58 14.004.231,36 622.2 349.05 16.346.340,7 634,66 361,51 18.982.295,46 647,13 373,98 21.940.000 ligning: Pvs=exs(35.169+-6149.4T+(-1.3785)×likke(T)+(5.4788E-3)×T1,0000){\ displaystyle P_ {vs} = exp (35.169 + {\ frac {-6149.4} {T}} + (- 1.3785) \ times ln (T) + (5.4788E-3) \ times T ^ {1.0000})} Tryk i pascal og temperatur i Kelvins, fra 149,3 til 273,16 K. Beregnede værdier: T (K) T (° C) P (Pa) 149.3 −123,85 0 157.55733 −115.59267 0 161.686 −111.464 0,00012 165.81467 −107.33533 0,00032 169,94333 −103.20667 0,00077 174.072 −99.078 0,00181 178.20067 −94.94933 0,00406 182.32933 −90.82067 0,00878 186.458 −86,692 0,01838 190,58667 −82.56333 0,03726 194.71533 −78.43467 0,07335 198.844 −74.306 0.14043 202,97267 −70.17733 0,26192 207.10133 −66.04867 0,4767 211,23 −61,92 0,84781 T (K) T (° C) P (Pa) 215,35867 −57,79133 1.47544 219.48733 −53,66267 2.51562 223,616 −49.534 4.20695 227.74467 −45.40533 6,90792 231.87333 −41.27667 11.14843 236,002 −37.148 17.69965 240.13067 −33.01933 27,66752 244.25933 −28.89067 42,61627 248.388 −24,762 64,7295 252.51667 −20.63333 97.01785 256,64533 −16.50467 143,58367 260,774 −12.376 209,9549 264,90267 −8.24733 303.50201 269.03133 −4.11867 433,95381 273,16 0,010000000000048 610,56
Dynamisk viskositet	0,001 002  Pa s ved 20  ° C
Kritisk punkt	374,15  ° C , 22,12  MPa , 0,063  l mol -1
Triple point	0,01  ° C  ; 611.73  Pa
Varmeledningsevne	565  mW K −1  m −1
Overfladespænding ved 20  ° C	0,072 8 N / m
Elektrisk ledningsevne	5,5 × 10 −6  S m −1
Termokemi
Δ f H 0 gas	-241,83  kJ · mol -1
Δ f H 0 væske	-285,10  kJ · mol -1
Δ fus H °	335  J · g -1
Δ vap H °	40,65  kJ mol -1 ( 1  atm , 99,97  ° C ); 43,98  kJ mol −1 ( 1  atm , 25  ° C )
C s	35,22  J mol −1  K −1 (gas, 226,85  ° C ) 75,38  J mol −1  K −1 (væske, 24,85  ° C ) 2,060  J g −1  K −1 (fast stof) ligning: VSP=(276370)+(-2090,1)×T+(8.1250)×T2+(-1.4116E-2)×T3+(9.3701E-6)×T4{\ displaystyle C_ {P} = (276370) + (- 2090.1) \ times T + (8.1250) \ times T ^ {2} + (- 1.4116E-2) \ times T ^ {3} + (9.3701E- 6) \ gange T ^ {4}} Væskens termiske kapacitet i J kmol -1 K -1 og temperatur i Kelvin fra 273,16 til 533,15 K. Beregnede værdier: 75,384 J mol -1 K -1 ved 25 ° C. T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 273,16 0,01 76 150 4 227 290 16,85 75,551 4 194 299 25,85 75.371 4.184 307 33,85 75.277 4.179 316 42,85 75,236 4.176 325 51,85 75,254 4.177 333 59,85 75 310 4 180 342 68,85 75.413 4 186 351 77,85 75,551 4 194 359 85,85 75 699 4,202 368 94,85 75.892 4,213 377 103,85 76 110 4.225 385 111,85 76,324 4 237 394 120,85 76.589 4.251 403 129,85 76,881 4 268 T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 411 137,85 77 166 4 283 420 146,85 77.521 4,303 429 155,85 77 917 4.325 437 163,85 78 310 4 347 446 172,85 78.807 4 375 455 181,85 79,373 4,406 463 189,85 79.943 4.438 472 198,85 80 672 4.478 481 207,85 81.508 4,524 489 215,85 82 355 4,571 498 224,85 83.439 4.632 507 233,85 84 683 4,701 515 241,85 85 938 4 770 524 250,85 87.539 4 859 533,15 260 89.390 4 962
C v	3.724  J g −1  K −1 (gas)
Elektroniske egenskaber
1 re ioniseringsenergi	12.620 6  ±  0,002 0  eV (gas)
Krystallografi
Krystal system	sekskantet
Mesh-parametre	a = 4,521 2  Å c = 7,366 6  Å
Optiske egenskaber
Brydningsindeks	ikkeD25{\ displaystyle n_ {D} ^ {25}} 1.3325
Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet.

Den vand-molekylet , med formlen H 2 O, er den essentielle bestanddel af rent vand . Dette indeholder også ioner som følge af autoprotolysis af vand ifølge ligevægtsligning  : H 2 O= H + + OH - (eller 2 H20= H 3 O + + OH - ). Rent vand er ikke til stede i naturen og skal opnås gennem fysiske processer.

Dette molekyle har komplekse egenskaber på grund af dets polarisering (se afsnittet Dipolar Nature ).

Vand ved omgivelsestryk (ca. en bar ) er gasformigt over 100  ° C , fast under 0  ° C og væske imellem. Dette er en væsentlig ejendommelighed; andre nært beslægtede eller beslægtede forbindelser ( hydrogensulfid , ammoniak og methan ) er alle luftformige selv ved meget lavere temperaturer.

Fysisk

Generelle egenskaber

Den faste tilstand af vand er is  ; den gasformige tilstand er vanddamp .

Tilstanden af vand afhænger af betingelserne for tryk P og temperaturen T . Der er en unik situation ( P , T ), hvor vand eksisterer sammen i de tre former faste, flydende og gas; denne situation kaldes "  tredobbelt vandpunkt ", den finder sted ved en temperatur på 273,16  K ( 0,01  ° C ) og et tryk på 611,2  Pa .

De enheder af temperatur ( grader Celsius , Kelvin ) defineres ved at tage denne tripelpunkts vand som reference.

Den lydens hastighed i vand er 1500  m s -1 i de standardbetingelser .

Den elektriske ledningsevne for rent vand ved 20  ° C er meget lav: 5,5 × 10 −6  S m −1 . Rent vand betragtes derfor som en elektrisk isolator .

Den masse af en liter vand ved en temperatur på 4  ° C var den første definition af kilogram . Ved tilnærmelse tages som tætheden af vandet under normale forhold værdien på 1000  kg m -3 , et ton pr. Kubikmeter eller et kg pr. Liter ( 1  kg l -1 ).

Den specifikke varmekapacitet for vand er 4186  J kg -1  K -1 under standardbetingelserne for temperatur og tryk . Vand blev anvendt som en varme standard i gamle systemer af enheder: kalorieindhold (og frigorie ) kvantificeret krævede varme til at øge temperaturen af et gram vand med en grad Celsius: dvs. 4,185  J .

Vand betragtes praktisk talt som en ukomprimerbar væske i de fleste anvendelser. Dens komprimeringskoefficient er 4,5 × 10 -10  Pa -1

Nogle egenskaber ved vand som funktion af temperatur

Midlertidig. ( ° C )	Masse densitet ( g / cm 3 )	Kapacitet termisk masse ( J g -1  K -1 )	Viskositet ( µPa s )	Tryk damp mætning (bar)	Varme af fordampning ( kJ / kg )	Termisk ledningsevne ( W m -1  K -1 )
0	0,999 84	4.217 6	1793	0,006 11	2.500,5	0,569
10	0,999 70	4.192 1	1307	0,012 28	2467,9	0,587
20	0,998 21	4.181 8	1002	0,023 38	2 453,4	0,604
30	0,995 65	4.178 4	797,7	0,042 45	2429,6	0,618
40	0,992 22	4.178 5	653.2	0,073 82	2 405,9	0,632
50	0,988 03	4.180 6	547,0	0,123 46	2 309,9	0,643
60	0,983 20	4,184 3	466,5	0,199 36	2 357,7	0,654
70	0,977 78	4.189 5	404,0	0,311 81	2333.1	0,662
80	0,971 82	4.196 3	354.4	0,473 79	2 308,2	0,670
90	0,965 35	4.205 0	314,5	0,701 23	2282,7	0,667
100	0,958 40	4.215 9	281,8	1,013 25	2 256,6	0,681

Kogende vandtemperatur som en funktion af højden

Højde (m)	Tryk ( atm )	Midlertidig. (° C)
0	1,00	100
4 809 ( Mont Blanc )	0,547	83.9
8 849 ( Everest )	0,311	70.2
19.200	0,063	36,8

Omkring 20.000  m koger vandet ved menneskelig kropstemperatur. Det er derfor en uigennemtrængelig barriere for mennesker uden trykanordning (partielt trykbeklædning, dykkerdragt eller trykhytte).

Vand som en termodynamisk væske

Vand er en termodynamisk væske til almindelig brug, effektiv og økonomisk.

• Vandet har en maksimal massefylde på 1000  kg / m 3 (dvs. 1 kg / l oprindeligt definitionen af ​​kilo); præcis 999,975  kg m -3 til 3,98  ° C .
• Vand har den højeste konstant tryk varmekapacitet af alle væsker ( 75,711  J mol -1  K -1 eller 4,202 6  kJ kg -1  K -1 ved 20  ° C ). Havene er gode varmelagre.
• Vandet er stabilt i temperaturer op til en høj værdi, der tillader dets anvendelse som arbejdsfluid i konventionelle termodynamiske cyklusser .
• Vand er stabilt under stråling inklusive neutronstråling .
• Vand har den højeste overfladespænding af alle væsker (72  mN / m ved 20  ° C ) undtagen kviksølv; i fugtig luft letter dannelsen af ​​dråber; i et kapillarrør stiger vandet såvel som saften i træerne.
• Vand har den højeste latente varme af fordampning af alle væsker ( 44,22  kJ / mol eller 2454,3  kJ / kg ved 20  ° C ); derfor er den køleeffekt af sved effektiv.
• Vand har en høj latent fusionsvarme (6,00 kJ / mol eller 333,0 kJ / kg).
• Vand har en meget lav varmeledningsevne (0,604  W m -1  K -1 ved 20  ° C ).
• Vand og is har en blålig farve under stor tykkelse.
• Vand er gennemsigtigt for synligt lys , så vandorganismer kan leve, fordi sollys kan nå dem; det er imidlertid uigennemsigtigt for infrarød stråling absorberet af brint, ilt og deres binding.

Termodynamiske egenskaber ved vand, kommenteret

Fysisk størrelse	Kommentar	Korrelation
Masse densitet ρ	Vandtætheden falder med temperaturen og stiger noget med trykket. En lineær modelisering giver gode resultater, da man ikke er i nærheden af ​​mætning.	Drop- down boksen og Infobox
Dynamisk viskositet μ	Vandets dynamiske viskositet varierer meget i temperaturområdet 0  til  100  ° C (mere end en faktor 6). Enhver modelisering eller test skal tage dette fænomen i betragtning, ligesom modellerne testet i Reynolds- analogien .	Drop- down boks
Termisk ledningsevne λ	Vandets varmeledningsevne øges med temperaturen op til omkring 130  til  140  ° C og falder derefter. Det øges med tryk. Det varierer dog lidt, og lineær interpolering over temperatur og trykintervaller på omkring hundrede grader Celsius, og barer giver korrekte resultater.	Drop- down boks
Varme kapacitet ved konstant tryk Cp	Den specifikke varmekapacitet for vand er 4.185  J kg -1  K -1 ved normalt tryk. Den er stort set konstant ved lave temperaturer og tæt på 4,18  kJ / kg , den stiger regelmæssigt med temperaturen og falder lidt med tryk. Det er muligt at modellere entalpi af flydende vand på en lineær måde over store temperatur- og trykområder, så længe man ikke nærmer sig mætningsforhold inden for 10  ° C. Cp øges i nærheden af ​​mætning og tager en meget stor værdi (teoretisk uendelig) på det kritiske punkt af vand.	Drop- down boksen og Infobox
Tryk damp mætning p sad	Den formel Duperray giver en god tilnærmelse i temperaturområdet mellem 95  ° C og 230  ° C . Det er praktisk at forbedre denne formel lidt, rullemenuen giver en sammenhæng af denne type.	Drop- down boksen og Infobox
Masse volumen af damp ρ "	Under normale forhold op til 140  ° C - 3,6 bar, tætheden af mættet damp er næppe tættere end ideel gas (under 5%). Ud over 10  bar og op til 60  bar giver den empiriske forenklede relation: ρ "= p sat / 2 et resultat med værdier, der er lavere end bedre end 4% ( ρ" i kg / m 3 og p sat i bar). Uden for nærheden af ​​det kritiske punkt opfører den overophedede damp sig som en triatomisk idealgas fra omkring tyve grader Celsius af overophedning.	Drop- down boks
Enthalpi af mættet damp h "	I en bred trykområde (5-85 bar), entalpi mættet damp er konstant på 1 st  ordre eller ca. 2775  kJ / kg .	Drop- down boks

Kerneegenskaber Let vand har et samlet mikroskopisk tværsnit (2 ⋅ hydrogen + 1 ⋅ ilt) på 0,931  mb ved termiske neutroner. Vand er mere fangenskab end tungt vand, fordi tritium dannet ved indfangning af en neutron af deuterium er et ustabilt nuklid, mens deuterium dannet ved indfangning af en neutron med protium er stabilt.

Formulering af vandets termodynamiske egenskaber

Fysisk størrelse	Korrelation	Kommentar
Varme kapacitet ved konstant tryk Cp	VSs=4.1213+2.2544×10-3×t-4.2994×10-5×t2+3,2044×10-7×t3-6.3667×10-10×t4+vs.1+vs.2{\ displaystyle Cp = 4 {,} 121 \, 3 + 2 {,} 254 \, 4 \ gange 10 ^ {- 3} \ gange t-4 {,} 299 \, 4 \ gange 10 ^ {- 5} \ gange t ^ {2} +3 {,} 204 \, 4 \ gange 10 ^ {- 7} \ gange t ^ {3} -6 {,} 366 \, 7 \ gange 10 ^ {- 10} \ gange t ^ {4} + c_ {1} + c_ {2}} vs.1=6.5068×10-5×e(3.2391×10-2×t){\ displaystyle c_ {1} = 6 {,} 506 \, 8 \ gange 10 ^ {- 5} \ gange e ^ {(3 {,} 2391 \ gange 10 ^ {- 2} \ gange t)}} vs.2=(150-s)×e(7.7055×10-5×t2-1.5765×10-2×t-7,6591){\ displaystyle c_ {2} = (150-p) \ gange e ^ {(7 {,} 705 \, 5 \ gange 10 ^ {- 5} \ gange t ^ {2} -1 {,} 576 \, 5 \ gange 10 ^ {- 2} \ gange t-7 {,} 659 \, 1)}} med Cp i kJ kg −1  K −1 , t i ° C og p i absolutte søjler; anvendelig fra 1 til 250  bar og fra 0  til  370  ° C Test: ved 100  ° C - 10 bar, Cp = 4,205  kJ kg -1  K −1  ; ved 304,5  ° C - 155 bar, Cp = 5,620  kJ kg −1  K −1 (beregnede værdier)	Ikke let integreret
Masse volumen af vand væske ρ	ρ=315,50,256(1-t+273,15647,3)a+(s-221,2)×eβ{\ displaystyle \ rho = {315 {,} 5 \ over 0 {,} 256 ^ {\ left (1- {t + 273 {,} 15 \ over 647 {,} 3} \ right) ^ {\ alpha} }} + (p-221 {,} 2) \ gange e ^ {\ beta}} a=1.6949×10-16×t6-2.6273×10-13×t5+1.6468×10-10×t4-5,4767×10-8×t3+1.0792×10-5×t2-1.2674×10-3×t+0,2862{\ displaystyle \ scriptstyle \ alpha = 1 {,} 694 \, 9 \ gange 10 ^ {- 16} \ gange t ^ {6} -2 {,} 627 \, 3 \ gange 10 ^ {- 13} \ gange t ^ {5} +1 {,} 646 \, 8 \ gange 10 ^ {- 10} \ gange t ^ {4} -5 {,} 476 \, 7 \ gange 10 ^ {- 8} \ gange t ^ {3} +1 {,} 079 \, 2 \ gange 10 ^ {- 5} \ gange t ^ {2} -1 {,} 267 \, 4 \ gange 10 ^ {- 3} \ gange t + 0 { ,} 286 \, 2} β=9.8206×10-10×t4-6.0273×10-7×t3+1.3954×10-4×t2-9,9578×10-3×t-2.9656{\ displaystyle \ scriptstyle \ beta = 9 {,} 820 \, 6 \ gange 10 ^ {- 10} \ gange t ^ {4} -6 {,} 027 \, 3 \ gange 10 ^ {- 7} \ gange t ^ {3} +1 {,} 395 \, 4 \ gange 10 ^ {- 4} \ gange t ^ {2} -9 {,} 957 \, 8 \ gange 10 ^ {- 3} \ gange t- 2 {,} 965 \, 6} med ρ i kg / m 3 , t i ° C og p i absolutte søjler; anvendelig fra 1 til 250 bar og fra 0  til  370  ° C Test: ved 300  ° C 155 bar, ρ = 716,85 kg / m 3  ; ved 100  ° C - 10 bar ρ = 958,63 kg / m 3 , beregnede værdier	Samler de tre sammenhænge, ​​der er angivet i infoboksen. Den 1 st  Udtrykket betegner densiteten ved 221,2 bar. Den 2 nd er et tryk korrektion.
Termisk ledningsevne af flydende vand : λ	λ=-5.7991×10-6×t2+1.6594×10-3×t+0,58812+l{\ displaystyle \ lambda = -5 {,} 799 \, 1 \ gange 10 ^ {- 6} \ gange t ^ {2} +1 {,} 659 \, 4 \ gange 10 ^ {- 3} \ gange t +0 {,} 588 \, 12 + l} l=(s-221,2)×e(3.21395×10-5×t2-6.4543×10-3×t-9.3021){\ displaystyle l = (p-221 {,} 2) \ gange e ^ {(3 {,} 213 \, 95 \ gange 10 ^ {- 5} \ gange t ^ {2} -6 {,} 454 \ , 3 \ gange 10 ^ {- 3} \ gange t-9 {,} 302 \, 1)}} med λ i W m −1  K −1 , t i ° C og p i absolutte søjler; anvendelig fra 1 til 250 bar og fra 0  til  370  ° C	Den første periode giver ledningsevnen ved 221,2 bar. Det andet udtryk (bemærket l) er en korrektionsfunktion af trykket.
Dynamisk viskositet af flydende vand μ	μ=1000M+m×(1+a){\ displaystyle \ mu = {1 \, 000 \ over M + m} \ gange (1+ \ alpha)} M=4.7468×10-14×t6-4.1517×10-11×t5+1.4322×10-8×t4-2.6507×10-6×t3+3.0869×10-4×t2+1.4606×10-2×t+0,58873{\ displaystyle \ scriptstyle M = 4 {,} 746 \, 8 \ gange 10 ^ {- 14} \ gange t ^ {6} -4 {,} 151 \, 7 \ gange 10 ^ {- 11} \ gange t ^ {5} +1 {,} 432 \, 2 \ gange 10 ^ {- 8} \ gange t ^ {4} -2 {,} 650 \, 7 \ gange 10 ^ {- 6} \ gange t ^ { 3} +3 {,} 086 \, 9 \ gange 10 ^ {- 4} \ gange t ^ {2} +1 {,} 460 \, 6 \ gange 10 ^ {- 2} \ gange t + 0 {, } 588 \, 73} m=(0,002×t-0,014)×1.001216×e(-2.9781×10-3×t2+3.1058×10-2×t){\ displaystyle \ scriptstyle m = (0 {,} 002 \ gange t-0 {,} 014) \ gange 1 {,} 001 \, 216 \ gange e ^ {(- 2 {,} 978 \, 1 \ gange 10 ^ {- 3} \ gange t ^ {2} +3 {,} 105 \, 8 \ gange 10 ^ {- 2} \ gange t)}} a=(1.071429-7.1429×10-3×s)×(-1.3262×10-4×t+4.4961×10-4){\ displaystyle \ scriptstyle \ alpha = (1 {,} 071 \, 429-7 {,} 142 \, 9 \ gange 10 ^ {- 3} \ gange p) \ gange (-1 {,} 326 \, 2 \ gange 10 ^ {- 4} \ gange t + 4 {,} 496 \, 1 \ gange 10 ^ {- 4})} med t i ° C, p i bar og μ i 10 −6  kg m −1  s −1  ; anvendelig fra 0  til  370  ° C og 0 til 180 bar Test: ved 25  ° C - 10 bar, μ = 888,1 × 10 −6  kg m −1  s −1  ; ved 300  ° C - 150 bar, μ = 91,66 × 10 −6  kg m −1  s −1 (beregnede værdier)	1 / u udvikler 1 st  order lineært med temperaturen. α er en korrigerende funktion af trykket. m forbedrer resultatet mellem 0  ° C og 20  ° C, hvor viskositeten varierer meget.
Tryk damp mætning p sad	ssad(tsad)=(tsad104,39)4.223{\ displaystyle p _ {\ text {sat}} (t _ {\ text {sat}}) = \ venstre ({t _ {\ text {sat}} \ over 104,39} \ højre) ^ {4 {,} 223}} med t sad i ° C og p sad i bar; anvendelig fra 130  til  370  ° C	Korrelation afledt af Duperray's formel giver et resultat på mindre end 1%
Mætning damptryk p lør	ssad=e73,649-7258,2(tsad+273,15)-7.3037×ln⁡(tsad+273,15)+4.1653×10-6×(tsad+273,15)2{\ displaystyle p _ {\ text {sat}} = e ^ {73 {,} 649- {7 \, 258 {,} 2 \ over (t _ {\ text {sat}} + 273 {,} 15) } - 7 {,} 303 \, 7 \ gange \ ln (t _ {\ tekst {lør}} + 273 {,} 15) +4 {,} 165 \, 3 \ gange 10 ^ {- 6} \ gange (t_ {\ text {sat}} + 273 {,} 15) ^ {2}}} med t sad i ° C og p sad i Pa; anvendelig fra 0  til  374  ° C	Korrelation afledt af Dupré-formlen . Ikke let reversibel.
Mætning damptemperatur t sad	tsad=0,024283x4+0,21999x3+2.3663x2+27.930x+99,643{\ displaystyle t _ {\ text {sat}} = 0 {,} 024 \, 283x ^ {4} +0 {,} 219 \, 99x ^ {3} +2 {,} 366 \, 3x ^ {2 } +27 {,} 930x + 99 {,} 643} x=ln⁡(ssad){\ displaystyle x = \ ln (p _ {\ text {sat}})} med t sad i ° C og p sad i bar; gældende fra 0,125 til 221,2 bar	Praktisk sammenhæng, ikke let reversibel.
Densitet af mættende damp ρ "	ρ″=s2+315,46×e(7,7804×10-12×s6-5.8422×10-9×s5+1.7195×10-6×s4-2,4833×10-4×s3+0,017724×s2-0,49343×s-4.8331){\ displaystyle \ rho '' = {p \ over 2} +315 {,} 46 \ gange e ^ {(7 {,} 780 \, 4 \ gange 10 ^ {- 12} \ gange p ^ {6} - 5 {,} 842 \, 2 \ gange 10 ^ {- 9} \ gange p ^ {5} +1 {,} 719 \, 5 \ gange 10 ^ {- 6} \ gange p ^ {4} -2 { }, 483 \, 3 \ gange 10 ^ {- 4} \ gange p ^ {3} +0 {,} 017 \, 724 \ gange p ^ {2} -0 {,} 493 \, 43 \ gange p- 4 {,} 833 \, 1)}} med ρ " i kg / m 3 og p i bar; anvendelig fra 5 til 200  bar Test: ved 30 bar ρ " = 15,03 kg / m 3  ; ved 60 bar ρ" = 30,66 kg / m 3 (beregnede værdier) ρ″=e(3.8969×10-14×t6-3.8412×10-11×t5+1.3648×10-8×t4-1.8504×10-6×t3-5.7406×10-5×t2+0,062032×t-5.2921){\ displaystyle \ rho '' = e ^ {(3 {,} 896 \, 9 \ gange 10 ^ {- 14} \ gange t ^ {6} -3 {,} 841 \, 2 \ gange 10 ^ {- 11} \ gange t ^ {5} +1 {,} 364 \, 8 \ gange 10 ^ {- 8} \ gange t ^ {4} -1 {,} 850 \, 4 \ gange 10 ^ {- 6} \ gange t ^ {3} -5 {,} 7406 \ gange 10 ^ {- 5} \ gange t ^ {2} +0 {,} 062 \, 032 \ gange t-5 {,} 292 \, 1) }} med ρ " i kg / m 3 og t i ° C; anvendelig fra 100  til  360  ° C Test: ved 233,84  ° C ρ " = 15,43 kg / m 3  ; ved 275,61  ° C ρ" = 31,45 kg / m 3 (beregnede værdier)	Minder om det enkle empiriske forhold ρ " = p / 2, der gælder mellem 10 og 60 bar
Enthalpi af mættet damp h "	h″=2799,9-0,009424×(tsad-219,5)2{\ displaystyle h '' = 2 \, 799,9-0 {,} 009 \, 424 \ gange (t _ {\ text {sat}} - 219 {,} 5) ^ {2}} med h " i kJ / kg og t sat i ° C, anvendelig fra 100  til  330  ° C

Værdier af vandets termodynamiske egenskaber

Cond. Midlertidig. og tryk på.	Volumiq masse . (kg / m 3 )	Viscos. dynamik. (10 -3 kg m −1  s 1 )	Conduc. term. ( W m -1  K -1 )	Capac. term. at trykke. konst. (kJ / kg)	Trykke. af vap. mættet. (bar)	Enthalp. af liq. (kJ / kg)	Enthalp. af vap. (kJ / kg)	Latent varme af evap. (kJ / kg)	Nb af Prandtl	Kommentar
0  ° C 1 bar	999,80	1.750	0,569	4.217	0,006 108	- 0,04	2 501,6	2 501,6	12,97
0,01  ° C 1 bar	999,80	1.750	0,569	4.217	0,006 112	0,00	2 501,6	2 501,6	12,97	Tripelpunkt af vand
4  ° C 500 bar	1.024,06	1,544	0,6132	4.001	så	65.4	så	så	10.074	Bunden af havene
3,98  ° C 1 bar	999,975	1.570 9	0,576 16	4.2141	0,008 117 9	16,716	2 508,86	2492.15	11.49	Maksimal tæthed under normale forhold
20  ° C 1 bar	998.30	1.000	0,604	4,203	0,023 37	84,0	2.538,2	2 454,3	6,959	Vand ved almindelig temperatur og tryk
50  ° C 1 bar	988,04	0,544	0,643	4.181	0,123 35	209,3	2.592,2	2382,9	3,537
100  ° C 1 bar	958,13	0,279	0,681	4.210	1,013 3	419.06	2,676,0	2 256,9	1.725	Vandet koger ved 100  ° C under en atmosfære
200  ° C 75 bar	869,19	0.1355	0,670	4.463	15.549	854,85	2.790,9	1.938,6	0,903
229,5  ° C 72 bar	832,18	0,1177	0,644	4.648	27,72	988,89	2 801,9	1.830,3	0,849	Foder vand fra PWR - dampgeneratorer
270  ° C 155 bar	781,49	0,102	0,607	4,956 5	70,218	1.182,7	2,789,9	1 604,6	0,833
286  ° C 155 bar	753,65	0,096 34	0,644	5.191	70,218	1263,7	2,773,2	1504,6	0,777	Vand, der kommer ind i kernen i en PWR
300  ° C 155 bar	726,69	0,0804	0,559	5.483	85,927	1337,8	2,751,0	1.406,0	0,789
304,5  ° C 155 bar	716,66	0,090 29	0,5513	5.626	91.509	1363,0	2.742,15	1371.6	0,921	Vand i hjertet af en PWR
323  ° C 155 bar	671.11	0,083 419	0,510 16	6.431 7	117,44	1472,78	2.694,5	1238,34	1.052	Vand, der forlader kernen i en PWR
330  ° C 155 bar	651,17	0,080 57	0,491	7.147	128,63	1.517,9	2.670,2	1.143,6	1.173
344,76  ° C 155 bar	594.036	0,073 258	0,449 05	så	128,63	1.630,75	2.600,3	969,55	så	Vand i trykbæreren på en PWR
374,15  ° C 221,20 bar	315,5	0,045	0,238	∞	221.20	2 107,4	2 107,4	0,0	∞	Kritisk vandpunkt

Ejendomme relateret til jordisk liv

Nogle af kendetegnene ved vand gør det til et bemærkelsesværdigt molekyle med de særegenheder, der har gjort det muligt for liv på jorden at blomstre. Disse egenskaber, især knyttet til dens dipolære natur , forklares i de følgende kapitler.

• I de kondenserede faser (fast, flydende) vand har dets molekyler en stærk samhørighed mellem sig gennem hydrogenbindinger , hvilket betyder, at dens kondenserede faser er "vanskelige" at fordampe; vand har et særligt højt kogepunkt for et molekyle af denne molære masse . Dette gør det muligt at eksistere en betydelig flydende fase ved kendte temperaturer på Jorden , en væskefase, der er afgørende for livet, som vi kender det.
• Ligeledes tillader dets "milde" opløsningsmiddelegenskaber et meget stort antal biokemiske reaktioner at forekomme.
• Det faktum, at tætheden af vand er større i flydende tilstand end i fast tilstand, en sjælden egenskab, der deles med nogle andre stoffer (se næste kapitel), har en bemærkelsesværdig konsekvens: is flyder på flydende vand. Derudover betyder det faktum, at tætheden af ferskvand er maksimum ved 4  ° C , at temperaturen i bunden af ​​en sø ikke falder til under 4  ° C (undtagen i ekstreme tilfælde). Dette giver liv i vandet mulighed for at overleve istider, fordi vandet forbliver flydende under dets isolerende iskappe (for de fleste kemiske arter er densiteten i flydende tilstand lavere end i fast tilstand).
• Derudover tillader den særligt høje overfladespænding fænomenet kapillaritet (som blandt andet tillader plantesaft at stige) og mange levende væsener bevæger sig på vandoverfladen.

Former

Vand kan have forskellige former:

• den flydende fase er blot kaldes vand eller flydende vand , hvis der er risiko for tvetydighed;
• den gas fase kaldes vanddamp , eller blot damp  ;
• over en vis temperatur T c eller et vist tryk P c , kaldet kritisk ( T c = 647,3  K og P c = 22,120  MPa ), er der ikke længere en faseovergang mellem staterne væske og gas, og kontinuerligt passerer fra den ene til den andre ved at variere temperaturen T og trykket P . Når T og P overstige T c og P c vi siger, at vandet er i en superkritisk tilstand , vi taler om superkritisk vand  ;
• i fast tilstand vand kaldes is , men der er flere polymorfe , der afviger i deres krystalstruktur  : is Ih (almindelig is), is VI , is VII , is IX , is XII ,  etc. (former for højt tryk). Der er også flere typer amorf is .
• flere undersøgelser har antydet eksistensen ved vand-is-grænsefladen af ​​en ekskluderingszone, hvor vandet ville være i en mellemliggende tilstand, analogt med flydende krystaller og identificerbart ved hjælp af et bestemt absorptionsbånd i det nærmeste ultraviolette lys . Det forekommer dog sandsynligt, at dette kun er et optisk fænomen, der er knyttet til dynamikken i ionstrømmen forbundet med faseovergangen.

Den fysiske forklaring på, at fast vand er mindre tæt end flydende vand kommer fra isens krystalstruktur, kendt som is Ih ("h" for sekskantet). Vand, som nogle få (sjældne) materialer, såsom silicium , gallium , germanium , antimon , bismuth og plutonium , ekspanderer fra flydende til fast form; de fleste andre materialer krymper ved størkning.

Det skal dog bemærkes, at ikke alle former for is er mindre tætte end flydende vand. For eksempel er HDA- is og VHDA- is begge tættere end rent flydende vand. I dette tilfælde er grunden til, at den almindelige form for is er mindre tæt, lidt mindre intuitiv, det afhænger stærkt af de usædvanlige iboende egenskaber ved hydrogenbindinger .

Brydningsindeks

Brydningsindeks for vand som en funktion
af dets temperatur og
lysets bølgelængde

Bølgelængde λ (nm)	T = 10  ° C	T = 20  ° C	T = 30  ° C
706,5	1.330 7	1.330 0	1.329 0
589.3	1.333 7	1.333 0	1.331 9
501.6	1.337 1	1.336 4	1.335 3
404,7	1.343 5	1.342 7	1.341 7

Alle gennemsigtige medier er spredte , hvilket betyder, at lysets hastighed ændres med sin bølgelængde λ . Mere præcist er brydningsindekset i den synlige del af det elektromagnetiske spektrum (ca. 400 til 700  nm ) generelt en faldende funktion af bølgelængden: blåt lys afbøjes mere end rødt . Endvidere stiger forandringshastigheden for brydningsindekset, når bølgelængden falder. Brydningsindekset stiger normalt med densiteten af mediet.

Vand har alle disse egenskaber.

Den foregående tabel viser resultaterne af nogle målinger af brydningsindekset for vand med hensyn til tør luft med den samme temperatur T som vand og trykket i en atmosfære ( 760  mmHg eller 1013  hPa ).

For at konvertere værdierne i form af tabeller, der vedrører vakuumindekset, skal du tilføje 4 til fjerde decimal. Bemærk, at brydningsindekset stiger, når vandtemperaturen falder. Disse resultater er i tråd med forventningerne, da tætheden af ​​flydende vand stiger, når det køler af. Men hvis målingerne foretages ved lavere temperaturer, viser indekset ikke en ekstremum ved 4  ° C , selvom vandtætheden er maksimal der.

Brydningsindekset er også en funktion af vandtrykket , men afhængigheden er lav på grund af vandets relative inkompressibilitet (som alle væsker ). Faktisk er den normale stigning i brydningsindeks over normale temperaturområder ( 0  til  30  ° C ) 0,000 016, når vandtrykket stiger med en atmosfære.

De mest betydningsfulde faktorer, der påvirker brydningsindekset, er lysets bølgelængde og saltindholdet i vand. Brydningsindekset overstiger imidlertid det angivne værdiområde for disse variabler med mindre end 1%.

Kvanteegenskaber

En ny "  kvantetilstand  " af vand blev observeret, da forskere har introduceret vandmolekyler i et nanorørkulstof med en diameter på 1,6 nanometer og blev udsat for en transmission af neutroner . Protonerne af hydrogen- og iltatomerne har derefter en højere energi end for frit vand på grund af en enestående kvantetilstand. Dette kunne forklare vandets usædvanligt ledende natur gennem "kanaler", der krydser biologiske cellemembraner.

Kemi

Dipolar natur

En meget vigtig egenskab ved vand er dens polære natur . Den molekyle af vand danner en vinkel på 104,45 ° på atom af oxygen mellem de to bindinger med atomer af hydrogen . Da ilt har en stærkere elektronegativitet end brint, har oxygenatomet en negativ delvis ladning δ - mens brintatomer har en positiv delvis ladning δ + . Et molekyle med en sådan forskel i ladning kaldes en dipol (polært molekyle). Således har vand et dipolmoment på 1,83  debye . Denne polaritet får vandmolekyler til at tiltrække hinanden, med den positive side af den ene tiltrækker den negative side af en anden. En sådan elektrisk binding mellem to molekyler kaldes en hydrogenbinding .

Denne polarisering tillader også vandmolekylet at opløse ionlegemer, især salte, ved at omslutte hver ion med en skal af vandmolekyler ved et fænomen af solvatisering .

Denne tiltrækningskraft, relativt svag sammenlignet med selve molekylets kovalente bindinger , forklarer visse egenskaber såsom det høje kogepunkt (mængde krævet varmeenergi til at bryde hydrogenbindingerne) samt en termisk kapacitet. Høj.

Også på grund af hydrogenbindinger er tætheden af flydende vand større end densiteten af ​​is.

Vand naturligt dissocierer til oxonium ion H 3 O +(også kaldet hydronium) og OH - hydroxidion  : 2 H 2 O= H 3 O ++ OH - .

Reaktionen kaldes autodissociation eller autoprotolyse .

I denne reaktion fungerer vand både som en syre og som en base  : som en syre mister det en H + proton og bliver til hydroxidionen OH -  ; som en base får den en proton H + og bliver oxoniumionen H 3 O + . Vi siger derfor, at det er en amfoter art eller en amfolyt .

Den Ligevægtskonstanten for denne reaktion er meget lav (10 -14 ved 25  ° C ); antallet af dannede oxonium- og hydroxidioner er derfor meget lille sammenlignet med antallet af vandmolekyler.

På grund af ligevægt ved en given temperatur er produktet af koncentrationerne af disse ioner konstant, lig med dissociationskonstanten . Ved 25  ° C er det: [H 3 O + .] [OH - ] = 10 -14 .

I rent vand, H 3 O + -ionerog OH - kommer kun fra autoprotolyse af vand, de er derfor til stede i lige koncentrationer, derfor: [H 3 O +] = [OH - ] = 1 × 10 −7  mol l −1 (ved 25  ° C ).

Den pH er defineret ud fra koncentrationen af oxoniumioner (pH = -log 10 [H 3 O +]) ved 25  ° C er pH-værdien i rent vand derfor 7, det siges at være neutral.

Denne syre / base balance er af afgørende betydning i uorganisk kemi som i organisk kemi .

Som opløsningsmiddel

Takket være dets polaritet er vand et fremragende opløsningsmiddel . Når en ionisk eller polær forbindelse kommer ind i vand, er den omgivet af vandmolekyler. Den relativt lille størrelse af disse vandmolekyler betyder, at flere af dem omgiver det opløste molekyle. De negative dipoler af vand tiltrækker de positivt ladede områder af det opløste stof og omvendt for de positive dipoler. Vand danner en fremragende skærm mod elektriske interaktioner (den elektriske permittivitet e af vand er 78,5 ved 25  ° C ), så det let dissocierer ioner.

Generelt opløses ioniske og polære stoffer såsom syrer , alkoholer og salte let i vand, og ikke-polære stoffer såsom olier og fedt opløses dårligt. Disse ikke-polære stoffer forbliver sammen i vand, fordi det er energisk lettere for vandmolekyler at danne hydrogenbindinger med hinanden end at engagere sig i van der Waals-interaktioner med ikke-polære molekyler.

Et eksempel på et ionisk opløst stof er køkken salt, alias natriumchlorid , NaCl, der adskilles i Na + kationer og Cl - anioner , hver omgivet af vandmolekyler. Ionerne transporteres derefter let væk fra deres krystalmatrix. Et eksempel på et ikke-ionisk opløst stof er bordsukker . Dipolerne i vandmolekylerne danner hydrogenbindinger med sukkermolekylets dipolregioner.

Denne evne til at opløse vand er afgørende i biologien , fordi nogle biokemiske reaktioner kun finder sted i opløsning (for eksempel reaktioner i cytoplasma eller blod ).
Dette er grunden til, at flydende vand for øjeblikket betragtes som afgørende for livet og søges aktivt på de forskellige stjerner i solsystemet, især på Mars og Europa , en måne af Jupiter.

Overfladespænding

Brintbindinger giver vand stor overfladespænding og stor samhørighed. Dette ses, når små mængder vand placeres på en ikke-porøs overflade, og vandet forbliver sammen i form af dråber. Denne egenskab, som manifesterer sig i kapillærvirkning, er nyttig ved lodret transport af vand i planter og skadelig med stigningen i fugtighed i husene.

Ledningsevne

Rent vand er en dårlig leder af elektricitet. Men da vand er et godt opløsningsmiddel, indeholder det ofte en stor mængde opløste opløste stoffer , oftest ioner. Hvis vandet indeholder sådanne urenheder, kan det lettere lede elektricitet. Statoren til meget store generatorer afkøles ved at cirkulere deioniseret vand i viklingens hule ledere. På trods af de potentielle forskelle på flere titusinder af volt mellem kølekredsen og de elektriske ledere, er der ingen aktuelle lækageproblemer. Se elektrisk ledningsevne (måling).

Renheden af ​​vand kan måles ved dets modstand mod en elektrisk strøm .

Nedbrydning (termolyse og elektrolyse)

Den første nedbrydning af vand blev lavet af Lavoisier ved at føre vanddamp over rødopvarmet jern ( termolyse ). Ved at gøre dette fastslog han, at vand ikke var et element, men et kemisk legeme, der består af flere grundstoffer.

Den termolyse (termisk nedbrydning) rent vand producerer dioxygen og hydrogen  : 2 H 2 O→ 2 H 2 + O 2 .

Det kræver en meget høj temperatur, af størrelsesordenen 2000  ° C , og er komplet indtil omkring 5000  ° C .

Det er lettere at nedbryde vand ved elektrolyse . Under virkningen af ​​en spænding, der påføres mellem to elektroder nedsænket i vand, kan vandet nedbrydes til brint og ilt. Vandmolekyler naturligt dissociere til H 3 O + og OH - ioner , som er tiltrukket af katoden og anoden henholdsvis men da dette dissociation er svag, i praksis katalysatorer såsom syre anvendes svovlsyre. Eller natriumhydroxid . Ved anoden, fire OH - ioner kombineres til dannelse ilt molekyler O 2 , to vandmolekyler, og slip fire elektroner. De således producerede iltmolekyler flygter i form af gasbobler til overfladen, hvor de kan samles. Samtidig, ved katoden er der en frigivelse af to molekyler hydrogen H 2 med brug af fire elektroner.

4OH - → O 2 + 2H 2 O+ 4. -

4H 3 O ++ 4th - → 2H 2 + 4H 2 O

Produktion af rent vand

Rent vand er et fremragende opløsningsmiddel og absorberer let gasser, der kommer i kontakt med det. Derfor er rent vand næsten ikke sporbart. Imidlertid har analyselaboratorier brug for dette rene vand for at udføre pålidelige analyser. Over tid vil de derfor opfordre til mere og mere sofistikerede rensningsteknikker.

Efter destilleret , bidestilleret, demineraliseret, deioniseret vand udvikler teknikken sig mod mere og mere rent vand, derfor dyrt at producere og stadig mere ustabilt.

Noter og referencer

Bemærkninger

1. Det er også navnet dihydrogen monoxid , hydrogen hydroxid , hydroxyque syre , hydroxid af hydronium- eller vand syre eller generisk hydrogen oxid , men disse betegnelser anvendes i almindelighed kun ironisk Se hoax dihydrogen monoxid .
2. På grund af forsinkelser i kimdannelse kan der forekomme flydende vand under 0  ° C ( superkølet ) eller over 100  ° C , som vanddamp under 100  ° C , men kun kortvarigt (i metastabil ligevægt ).
3. Tidligere specifik varme og specifik varme .
4. I en vandreaktor under tryk observeres radiolysis , når vand passerer gennem reaktorkernen; den ætsende virkning af spirende ilt er begrænset ved at arbejde med et overskud af hydrogen opløst i vand.

Referencer

1. (in) Hvorfor er vandet blåt? , på dartmouth.edu
2. (i) David R. Lide , Handbook of Chemistry and Physics , CRC,16. juni 2008, 89 th  ed. , 2736  s. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 og 1-4200-6679-X ) , s.  9-50
3. (in) Yitzhak Marcus , The Properties of Solvents , bind.  4, England, John Wiley & Sons ,1999, 239  s. ( ISBN  0-471-98369-1 )
4. beregnet molekylmasse fra "  Atomic vægte af elementerne 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
5. Indtastning "Vand" i kemikaliedatabasen GESTIS fra IFA (tysk organ med ansvar for arbejdsmiljø) ( tysk , engelsk ), adgang til 8. marts 2010 (JavaScript krævet)
6. (i) James E. Mark , Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  s. ( ISBN  978-0-387-69002-5 og 0-387-69002-6 , læs online ) , s.  294
7. (da) TE Daubert og RP Danner, fysiske og termodynamiske egenskaber af rene kemikalier , Pennsylvania, Taylor & Francis ,1994, 736  s. ( ISBN  1-56032-270-5 )
8. (i) Philip E. Ciddor , "  luftbrydningsindeks: nye ligninger for det synlige og nær infrarøde  " , Applied Optics , Vol.  35, nr .  9,1996, s.  1566-1573 ( DOI  10.1364 / AO.35.001566 )
9. (i) Claudio A. Faúndez og José O. Valderrama , "  Aktivitet Koefficient modeller til beskrivelse dampvæskeligevægten i Ternære Hydro-alkoholiske opløsninger  " , kinesisk Journal of Chemical Engineering , Vol.  17, nr .  2april 2009, s.  259-267 ( DOI  10.1016 / S1004-9541 ​​(08) 60203-7 )
10. Referat af Den Internationale Komité for Mål og Vægt , 78 th  Session, 1989, s.  T1-T21 (og s.  T23-T42 , engelsk version).
11. (in) Irvin Glassman og Richard A. Yetter, Forbrænding , Elsevier ,2008, 4 th  ed. , 773  s. ( ISBN  978-0-12-088573-2 ) , s.  6
12. (i) David R. Lide , Gummibibelen , CRC Press,2009, 90 th  ed. , 2804  s. , Indbundet ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
13. (i) "Vand" på NIST / WebBook
14. (i) Robert H. Perry og Donald W. Green , Perrys Chemical Engineers' Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  s. ( ISBN  0-07-049841-5 )
15. (i) David R. Lide , Handbook of Chemistry and Physics , CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  s. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , s.  10-205
16. Hvor meget falder trykket med højden? på exergie.free.fr
17. "Egenskaber for vand og damp i SI-enheder", 1969, udarbejdet af Ernst Schmidt, Springer, Verlag Berlin Heidelberg New York, R. Oldenburg München
18. Pierre Rapin, Patrick Jacquard, "Checkliste kold formen", 14 th  ed. , Dunod, 2010, s.  9
19. (in) E. Så, "  Udelukkelseszone som mellemliggende mellem is og vand  " , WIT Transactions on Ecology and the Environment , Vol.  153,2011, s.  3-11 ( DOI  10.2495 / WS110011 ).
20. (i) Peter D. Spencer, James D. Rich og Elizabeth D. Williams, "  Område Eksklusionsvand er forbundet med materiale, der udviser protondiffusion men ikke dobbeltbrydende egenskaber  " , Fluid Phase Equilibria , Vol.  466,25. juni 2018, s.  103-109 ( DOI  10.1016 / j.fluid.2018.03.020 ).
21. LW Tilton og JK Taylor, J. National Research Bureau-stand, 20, 419 (RP1085) 1938
22. E. Dorsey, "Egenskaber ved vand-fælles stof," Reinhold Publishing Corporation , 1940 .
23. La Recherche , nr .  451, april 2011.
24. (i) Xing L. Yan og Ryutaro Hino 2 , Nuclear Hydrogen Production Handbook , CRC Press ( n o  6)2011, 939  s. , s.  41

Se også

Relaterede artikler

• Den tungt vand er en forbindelse dannet af et oxygenatom, og to atomer af deuterium , hvilket er en isotop af hydrogen ( "deuteriumoxid", D 2 O).
• flødeis
• hydrat
• dimer vand og vandklynge
• opløsningsmiddel
• opløsning og vandig opløsning
• kompleks
• hydrogen
• ilt
• hydrogenbinding
• Dihydrogenmonoxid hoax

eksterne links

• (en) Vandfasediagrammer