Большая Советская Энциклопедия (ВО) - [7]
Химические свойства В. В обычных условиях В. — достаточно устойчивое соединение. Распад молекул H>2 O (термическая диссоциация) становится заметным лишь выше 1500°С. Разложение В. происходит также под действием ультрафиолетового (фотодиссоциация) или радиоактивного излучения (радиолиз ). В последнем случае, кроме H>2 и O>2 , образуется также перекись водорода и ряд свободных радикалов. Характерным химическим свойством В. является способность её вступать в реакции присоединения, а также гидролитические разложения взаимодействующих веществ. Восстановители действуют на В. преимущественно при высокой температуре. Только наиболее активные из них, как щелочные и щелочноземельные металлы, реагируют с В. уже при комнатной температуре с выделением водорода и образованием гидроокисей: 2Na + 2H>2 O = 2NaOH + Н>2 ; Ca + 2H>2 O = Ca (OH)>2 + H>2 . Магний и цинк взаимодействуют с В. при кипячении, алюминий — после удаления с его поверхности окисной плёнки. Менее активные металлы вступают в реакцию с В. при красном калении: 3Fe + 4H>2 O = Fe>3 O>4 + 4H>2 . Медленное взаимодействие многих металлов и их сплавов с В. происходит при обычной температуре. Используя В., содержащую изотоп кислорода >18 O, удалось показать, что при коррозии железа во влажной атмосфере «ржавчина» получает кислород именно из В., а не из воздуха (см. Коррозия металлов). Благородные металлы — золото, серебро, платина, палладий, рутений, родий, а также ртуть с В. не взаимодействуют.
Атомарный кислород превращает В. в перекись водорода: H>2 O + O = H>2 O>2 . Фтор уже при обычной температуре разлагает В.: F>2 + H>2 O 2HF + О. Одновременно образуются также H>2 O>2 , озон, окись фтора F>2 O и молекулярный кислород O>2 . Хлор при комнатной температуре даёт с В. хлористоводородную и хлорноватистую кислоты: Cl>2 + H>2 O = HCl + HClO. Бром и иод в этих условиях реагируют с В. аналогичным образом. При высоких температурах (100°С для хлора, 550°С для брома) взаимодействие идёт с выделением кислорода: 2Cl>2 + 2H>2 O = 4HCl + O>2 . Фосфор восстанавливает В. и образует метафосфорную кислоту (только в присутствии катализатора под давлением при высокой температуре): 2P + 6H>2 O = 2HPO>3 + 5H>2 . С азотом и водородом В. не взаимодействует, а с углеродом при высокой температуре даёт водяной газ: С + H>2 O = CO + H>2 . Эта реакция может служить для промышленного получения водорода, как и конверсия метана: CH>4 + H>2 O = CO + 3H>2 (1200—1400°С). В. взаимодействует со многими основными и кислотными окислами, образуя соответственно основания и кислоты . Присоединение В. к молекулам непредельных углеводородов лежит в основе промышленного способа получения спиртов , альдегидов , кетонов (см. также Гидратация ). В. участвует во многих химических процессах как катализатор. Так, взаимодействие щелочных металлов или водорода с галогенами, многие окислительные реакции не идут в отсутствие хотя бы ничтожных количеств В.
В., химически связанную с веществом, в которое она входит (неразличимую в виде «готовых» молекул H>2 O), называют конституционной; молекулы H>2 O образуются лишь в момент разложения вещества, например при сильном нагревании: Ca (OH)>2 = CaO + H>2 O. В., входящая в состав ряда кристаллических веществ (например, алюминиевых квасцов K>2 SO>4 ·Al>2 (SO>4 )>3 ·24H>2 O) и различимая в этих кристаллах рентгенографически, называется кристаллизационной или кристаллогидратной. В., поглощённую твёрдыми веществами, имеющими большое число пор и развитую поверхность (например, активным углём ), называют адсорбционной. Свободную В., заполняющую тонкие канальцы (например, в почве), называют гигроскопической (капиллярной) В. Различают также структурно-свободную В., располагающуюся в пустотах некоторых структур, например в минералах . Качественно можно обнаружить В. в виде конденсата, образующегося при нагревании исследуемого образца; проводя нагревание при непрерывном взвешивании, получают количественные результаты (термогравиметрический анализ). В органических растворителях В. можно обнаружить по окрашиванию бесцветной сернокислой меди CuSO>4 , образующей с В. синий кристаллогидрат CuSO>4 ·5H>2 O. Отделить и количественно определить В. часто удаётся азеотропной отгонкой её с бензолом, толуолом или другой жидкостью в виде азеотропной смеси , после расслоения которой при охлаждении измеряют объём отделившейся В.
Применение В. в промышленности. Невозможно указать другое вещество, которое бы находило столь разнообразное и широкое применение, как В. В. — химический реагент, участвующий в производстве кислорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов, альдегидов, гашёной извести и многих других важнейших химических продуктов. В. — необходимый компонент при схватывании и твердении вяжущих материалов — цемента, гипса, извести и т.п. Как технологический компонент для варки, растворения, разбавления, выщелачивания, кристаллизации В. применяется в многочисленных производственных процессах. В технике В. служит энергоносителем (см. Гидроэнергетика ),теплоносителем (паровое отопление, водяное охлаждение), рабочим телом в паровых машинах (см.
