Fysiske egenskaber
Vand har flere vigtige fysiske egenskaber. Selvom disse egenskaber er kendte på grund af vandets allestedsnærværende, er de fleste af de fysiske egenskaber ved vand ret atypiske. I betragtning af den lave molære masse af dets bestanddele molekyler, har vand usædvanligt store værdier af viskositet, overfladespænding, fordampningsvarme og fordampningens entropi, som alle kan tilskrives de omfattende hydrogenbindingsinteraktioner, der findes i flydende vand. Den åbne struktur af is, der muliggør maksimal brintbinding, forklarer, hvorfor fast vand er mindre tæt end flydende vand - en meget usædvanlig situation blandt almindelige stoffer.
| Udvalgte fysiske egenskaber ved vand | |
|---|---|
| Molar masse | 18,0151 gram pr. Mol |
| smeltepunkt | 0,00 ° C |
| kogepunkt | 100,00 ° C |
| maksimal densitet (ved 3,98 ° C) | 1.0000 gram pr. Kubikcentimeter |
| densitet (25 ° C) | 0,99701 gram pr. Kubikcentimeter |
| damptryk (25 ° C) | 23,75 torr |
| fusionsvarme (0 ° C) | 6,010 kilojoules pr. Mol |
| fordampningsvarme (100 ° C) | 40,65 kilojoules pr. Mol |
| dannelsesvarme (25 ° C) | −285,85 kilojoules pr. Mol |
| fordampningens entropi (25 ° C) | 118,8 joule pr. ° C mol |
| viskositet | 0,8903 centipoise |
| overfladespænding (25 ° C) | 71,97 dyner per centimeter |
Kemiske egenskaber
Syre-base-reaktioner
Vand gennemgår forskellige typer kemiske reaktioner. En af de vigtigste kemiske egenskaber ved vand er dets evne til at opføre sig som både en syre (en proton-donor) og en base (en protonacceptor), som er den karakteristiske egenskab ved amfoteriske stoffer. Denne adfærd er mest tydeligt ses i autoionization af vand: H 2 O (l) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O + (aq) + OH - (aq), hvor (l) betegner den flydende tilstand, (aq) angiver, at arten er opløst i vand, og dobbeltpilene indikerer, at reaktionen kan forekomme i begge retninger, og at der findes en ligevægtsbetingelse. Ved 25 ° C (77 ° F) koncentrationen af hydratiseret H + (dvs. H 3 O +, kendt som hydroniumion) i vand er 1,0 x 10 -7 M, hvor M betegner mol pr. Eftersom en OH - ion anvendes til hver H 3 O + ion, koncentrationen af OH - ved 25 ° C er også 1,0 x 10 -7 M. I vand ved 25 ° C H 3 O + koncentrationen og OH - koncentration skal altid være 1,0 × 10 −14: [H +] [OH -] = 1,0 × 10 −14, hvor [H +] repræsenterer koncentrationen af hydratiserede H + -ioner i mol pr. liter og [OH -] repræsenterer koncentrationen af OH - ioner i mol pr. Liter.
Når en syre (et stof, der kan producere H + -ioner), opløses i vand, bidrager både syren og vandet H + -ioner til opløsningen. Dette fører til en situation, hvor H + -koncentrationen er større end 1,0 × 10 −7 M. Da det altid skal være sandt, at [H +] [OH -] = 1,0 × 10 −14 ved 25 ° C, [OH -] skal sænkes til en værdi under 1,0 × 10 −7. Mekanismen til at reducere koncentrationen af OH - involverer omsætningen H + + OH - → H 2 O, som forekommer i det nødvendige omfang for at bringe produktet af [H +] og [OH -] til 1,0 x 10 -14 M. Når der tilsættes en syre til vand, indeholder den resulterende opløsning således mere H + end OH -; det vil sige [H +]> [OH -]. En sådan opløsning (hvor [H +]> [OH -]) siges at være sur.
Den mest almindelige metode til at specificere surhedsgraden af en opløsning er dens pH-værdi, der er defineret med hensyn til hydrogenionkoncentrationen: pH = − log [H +], hvor symbolloggen står for en base-10-logaritme. I rent vand, hvor [H +] = 1,0 × 10 −7 M, er pH = 7,0. For en sur opløsning er pH-værdien mindre end 7. Når en base (et stof, der opfører sig som en protonacceptor) opløses i vand, formindskes H + -koncentrationen, så [OH -]> [H +]. En basisk opløsning er kendetegnet ved at have en pH> 7. Sammendraget i vandige opløsninger ved 25 ° C:
| neutral opløsning | [H +] = [OH -] | pH = 7 |
| sur opløsning | [H +]> [OH -] | pH <7 |
| grundlæggende løsning | [OH -]> [H +] | pH> 7 |
