Reacțiile chimice care implică apa

Apa este implicată într-o varietate de reacții chimice ca solvent, un reactant sau produs. Am discutat deja proprietatile apei ca solvent. Apa este produsul multor reacții chimice anorganice și organice. De exemplu, este format prin neutralizarea acizilor și bazelor. În chimia organică, mulți sunt însoțite de scindare a reacției de condensare (eliminare) a moleculelor de apă. Există patru tipuri majore de reacții chimice în care apa este implicată ca reactant.

Reacția acidă-bazic. Apa are proprietati amfoteri. Acest lucru înseamnă că poate servi atât ca un acid și bază. Proprietatile sale amfoterici se datorează capacității de a auto-ionizare a apei:

2H2O (g.) = H3O + (aq.) + OH- (aq.)
Acest lucru permite apei să fie, pe de o parte, acceptor de protoni:
HCl + H2O = H3O + + Cl
Pe de altă parte, un donor de protoni:
NH3 + H2O = NH4 + OH-

Oxidare și reducere. Apa are capacitatea de a acționa atât ca oxidant și ca agent de reducere. Oxidează metale din seria electrochimică aranjate tensiune mai mare de staniu. De exemplu, în reacția de oxidare a procedeului următor are loc între sodiu și apă:

Na (sol.) = Na + (aq.) + E
În această reacție, apa acționează ca un agent de reducere:
2H2O (g.) + 2e = 2ON- (aq.) + H2 (g).

Un alt exemplu de astfel de reacție este reacția dintre magneziu și vapori de apă:
Mg (sol.) + H20 (g.) MgO = (sol.) + H2 (g).

Apa acționează ca un oxidant în procesele de coroziune. De exemplu, unul dintre procesele care au loc în rugina de fier, este următoarea:
2H2O + O2 + 4e = 4ON-

Apa este un agent de reducere important în procesele biochimice. De exemplu, anumite etape ale ciclului acidului citric includ oxidarea apei:
2H2O = O2 + 4H + + 4e

Acest proces de transfer de electroni este de mare importanță în reducerea compușilor fosfați organici în timpul fotosintezei. Ciclul de acid citric și fotosinteză sunt procese complexe, care implică o serie de reacții chimice care apar secvențial. În ambele cazuri, procesele de transfer de electroni care apar în ele, nu sunt încă pe deplin elucidat.

Hidratarea. Acesta a fost deja subliniat faptul că moleculele de apă sunt în măsură să solvatul atât cationi și anioni. Acest proces se numește hidratare. cristale hidratate de săruri în apă se numește apă de cristalizare. Moleculele de apă sunt de obicei asociate cu cationi solvatată de coordinare.

Hidroliza. Hidroliza este reacția unui ion sau moleculă cu apă. Un exemplu de acest tip de reacție poate fi o reacție între acid clorhidric și apă pentru a forma acid clorhidric. Un alt exemplu este hidroliza clorurii ferică (III):

FeS13 (aq.) + ZN2O (x.) = Fe (OH) 3 (sol.) + ZN + (aq.) + ZSL (aq.)

Hidroliza compușilor organici este de asemenea larg distribuită. Unul dintre cele mai cunoscute exemple de hidroliză-acetat de etil (etilatanoata, acetat de etil):
SN3SOOS2N5 (acetat de etil) + H2O = CH3COOH (acid acetic) + C2H5OH (etanol)