Znám tradiční vysvětlení, které říká, že led má mezi molekulami $ \ ce {H2O} $ velké mezery, protože vodíková vazba mu dává otevřenou strukturu. Ale co má otevřená struktura společného s vodíkovými vazbami? Proč není podobný jev pozorován u jiných druhů, které vykazují vodíkové vazby, jako jsou $ \ ce {HF} $ nebo $ \ ce {NH3} $?
Komentáře
- Zobrazit tento příspěvek .
- To určitě ' neodpovídá vaše otázka, ale pro vaši informaci ' je mýtus, že expanze po zmrazení je pro vodu jedinečná. Existuje celá řada organických sloučenin, o které se jedná, i některé čisté prvky, které jasně ne vodíková vazba jako gallium, antimon, germanium, křemík a další.
- To, co nedostávám, je důvod, proč vodíkové vazby nějak způsobují, že led má otevřená struktura.
Odpověď
Následuje obrázek hexagonální krystalické formy obyčejného ledu (Ice I $ _h $) převzato z SS Zumdahl, Chemistry, 3. vydání, autorská práva © 1993 DC Heath and Company:
Upozorňujeme, že přerušované čáry představují vodíkové vazby. Kapalná voda má ve skutečnosti podobnou „otevřenou“ strukturu také díky vodíkové vazbě. Ale v případě kapalné vody nejsou vodíkové vazby tuhé a polotrvalé jako v ledu. Představte si tedy, že na obrázku výše se síť vodíkových vazeb zhroutí. To se stane, když je přítomno dostatek tepelné energie k rozbití tuhých vodíkových vazeb vedoucích k roztavení. Je zřejmé, že jakmile tato krystalická struktura již není tlačena na místo tuhou vodíkovou vazbou v ledu, může se zhroutit do sebe a způsobit vyšší hustotu molekul vody.
Takže kapalná forma vody, i když je zapojena do přechodných vodíkových vazeb, není tak otevřená a expandovaná, jako když je pevnou, semipermanentní vodíkovou vazbou držena v pevné formě.
Odpověď
Jako doplněk k dalším odpovědím si povšimněte, že struktura „voštin“, která je zodpovědná za sníženou hustotu po zmrazení, není posvátná Může se zhroutit bez roztavení vysokým tlakem začínajícím na přibližně 200 MPa. Jedná se o vysokotlaké ledové fáze , kterých je známo asi tucet. Všichni, kteří jsou v rovnováze s kapalinou, jsou kromě nízkotlaké fáze Ice $ I_h $ hustší než kapalina, se kterou jsou v rovnováze; takže teplota tání vody začne stoupat, jakmile se dostaneme na práh ledu $ III $ při asi -22 ° C a 210 MPa.
Můžeme také jít opačným směrem a vytvářet struktury ledu ještě otevřenější a s nižší hustotou než Ice $ I_h $. Tyto fáze nejsou realizovány pur Voda se ale objevuje v klatrátech, jako je dobře známý metanový klatrát .
Odpovědět
Vodíkové vazby drží molekuly vody na místě v pevné fázi
Struktura ledu je pravidelný otevřený rámec molekul vody uspořádaný jako plástev
Když se roztaví, struktura se zhroutí a molekuly vody se sbíhají blíže k sobě, takže kapalná voda je hustší