Хімічні реакції за участю води

ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ ЗА УЧАСТЮ ВОДИ

Вода бере участь у безлічі хімічних реакцій як розчинник, реагенту або продукту. Вище ми вже обговорили властивості води як розчинника. Вода є продуктом багатьох неорганічних і органічних хімічний реакцій. Наприклад, вона утворюється при нейтралізації кислот і підстав. У органічної хімії багато реакції конденсації супроводжуються відщепленням (елімінування) молекул води. В даному розділі ми обговоримо чотири типи найважливіших хімічних реакцій, в яких вода бере участь в якості реагенту.

Кислотно-основні реакції. Вода має амфотерні властивості. Це означає, що вона може виступати як в ролі кислоти, так і в ролі підстави. Її амфотерні властивості обумовлені здатністю води до самоіонізаціі:

Це дозволяє воді бути, з одного боку, акцептором протона:

а з іншого боку - донором протона:

Ці реакції детально обговорюються в гл. 8.

Окислення і відновлення. Вода має здатність виступати як в ролі окислювача, так і в ролі відновника. Вона окисляє метали, розташовані в електрохімічному ряді напруг вище олова (див. Табл. 10.6). Наприклад, в реакції між натрієм і водою відбувається наступний окислювальний процес:

У цій реакції вода відіграє роль відновника:

Іншим прикладом подібної реакції є взаємодія між магнієм і водяною парою:

Вода діє як окислювач в процесах корозії (див. Розд. 10.4). Наприклад, один з процесів, що протікають при корозії заліза, полягає в наступному:

Вода є важливим відновником в біохімічних процесах. Наприклад, деякі стадії циклу лимонної кислоти (див. Розд. 4.1) включають окислення води:

Цей процес електронного переносу має також велике значення у відновленні органічних фосфатних сполук при фотосинтезі. Цикл лимонної кислоти і фотосинтез є складні процеси, що включають ряд послідовно протікають хімічних реакцій. В обох випадках процеси електронного перенесення, що відбуваються в них, ще не повністю з'ясовані.

Гідратація. Вище вже зазначалося, що молекули води здатні сольватованих як катіони, так і аніони. Цей процес називається гідратацією. Гидратная вода в кристалах солей називається кристаллизационной водою. Молекули води зазвичай пов'язані з сольватіруемим ними катионом координаційними зв'язками.

Гідроліз. Гідроліз є реакцією будь-якого іона або молекули з водою. Прикладом реакцій цього типу може бути реакція між хлороводородом і водою з утворенням соляної кислоти (див. Вище). Інший приклад - гідроліз хлориду

Гідроліз органічних сполук також широко поширений. Один з найбільш відомих прикладів - гідроліз етилацетату (етілатаноата, етилового ефіру оцтової кислоти):