化学性质:水在电解时分解为氢和氧。常温下能与金属钠、钙等发生反应,放出氢气。与非金属氧化物(如SO3)化合生成含氧酸(H2SO4),与金属氧化物(如CaO)化合生成碱[Ca(OH)2]。水本身部分发生电离,电离平衡为[H^+] [OH^-]=Kw≡1.00×10^-14(22℃时)。水中氢离子浓度的负对数值称为pH值,pH=7为中性,7以下为酸性,7以上为碱性。
水具有氢键结构和很大的介电常数,因此能形成弱的键,称为水合作用。水合的原因是由于水分子偶极子的定向移动而形成的静电水合和氢键水合。对于过渡金属离子,则由氧原子配位形成如[Cr(H2O)6]^3+一样的水合络离子。由于水具有显著的水合作用,介电常数大,使得异性离子间的静电引力减弱,因此水是无机盐类的良好溶剂。水对分子量较小的烃类,特别是苯一类芳香烃溶解能力小。苯在水中溶解时自由能变化值为正(18℃,17.04kJ/kg),焓的变化为零,且溶解度随温度的升高而减小。因此,烃类在水中溶解时熵值变化为正,即含有憎水基团的烃类分子难溶于水。这不是因为烃类与水的相互作用小,而在憎水基团周围氢键进行非常有规则的排列(称为“冰山”)。这种“冰山”的形成也可称为憎水性结构的水合作用。过量的烃在水面形成油滴,如果含有某些亲水性基团(如-COOH、-OH、-NH2等极性基团)时,则可以在水面上扩散开。即在1个分子中含有亲水性基团和憎水性基团时,在水-空气表面上倾向于聚集,从而降低水的表面张力。含有较大憎水性基团的称为表面活性剂。其水溶液在一定的浓度范围内如50~100个分子时,在憎水基团内侧和亲水基团外侧相互发生缔合,形成所谓胶束。
水还可以使各种胶体状物质浮游分散。大多数无机物都可以形成憎水性胶体。憎水性胶体之所以稳定是由于其表面具有电荷,加入少量电解质时使表面电荷被屏蔽而凝聚。添加的电解质的效果,随着与粒子电荷符号相反的离子价数的增高而增大(Schultz Hardy定律)。另一方面,亲水性胶体主要是具有高分子电解质等亲水性基团的有机物,在其周围具有发达的水合层。添加少量的电解质并不发生凝聚,只有加入大量的电解质时才能发生去水合作用,称为盐析。盐析作用的强度由去水合的强度而决定。阴离子的顺序是柠檬酸盐>酒石酸盐>硫酸盐>乙酸盐>盐酸盐>硝酸盐>氯酸盐,阳离子的顺序是Li^+>Na^+>K^+>NH4^+>Mg^2+,称为Hofmeister序列。
大多数溶剂中都含有水,在精制时进行脱水操作是很重要的。含有多量的水时可用分馏法除去,但通常采用共沸蒸馏法脱水。甲醇与水不形成共沸混合物,用分馏精制可达到含水量在7.86~13.1mg/m³左右。乙醇形成其含量为96%的共沸混合物,共沸点78.174℃,和乙醇的沸点78.325℃非常接近不易分离。此时可加入苯以形成共沸点为64.86℃的三元共沸混合物,则容易除去水分,使水的含量在0.01%以下。微量的水用脱水剂除去,常用的脱水剂有氢氧化钙、高氯酸镁、氯化钙、金属钠、硅胶、分子筛等。
水是自然界中不可或缺的重要资源。它的纯化方法多种多样,其中较为常见的有蒸馏法、离子交换法、电渗析法和反渗透法等。
1. 蒸馏法该方法主要利用加热蒸发和冷却冷凝的原理将水与杂质分离。根据使用的器皿不同可分为玻璃、石英或金属材质(如铜、不锈钢)蒸馏器。按操作次数可区分为一次、二次或多次蒸馏。此外,为了去除一些特定杂质,还需要采取一些特殊措施,例如加入高锰酸钾以除去易氧化物,加入磷酸以除去三价铁等。
蒸馏水能够满足普通分析实验室的用水需求,但由于难以完全排除二氧化碳,其电阻率较低,并不能满足许多新技术的需求。
2. 离子交换法离子交换树脂可以吸附和释放阳离子或阴离子,从而实现去离子的目的。该方法主要分为两种制备方式:复床式(即按阳床—阴床—阳床—阴床—混合床的顺序连接)和混床式。
通过这种方法可以获得十几MΩ的去离子水,但有机物无法去除,TOC和COD值往往比原水高。这是因为树脂预处理不彻底或树脂不稳定等原因导致。
3. 电渗析法该方法产生于1950年,常作为离子交换的前处理步骤。在外加直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜分别选择性地允许阴阳离子透过,使一部分离子迁移到另一部分水中去,从而实现水的纯化和浓缩。
4. 反渗透法目前这是一种应用最广的脱盐技术。反渗透膜能去除无机盐、有机物(分子量大于500)、细菌、热源、病毒及悬浊物等,产出水的电阻率较原水显著提高。常用的反渗透膜包括醋酸纤维素膜、聚酰胺膜和聚砜膜等。
通过这种方法生产的纯净水现在广泛应用于各种工业领域,并在市场中被称之为饮用纯净水。
总结不同纯化方法各有优缺点,选择合适的纯化技术应根据实际需求而定。随着科技的发展,这些技术也在不断完善和改进,以满足日益增长的高质量用水需求。
中文名称 | 英文名称 | CAS号 | 化学式 | 分子量 |
---|---|---|---|---|
—— | sodium | 7646-69-7 | Na | 22.9898 |
盐酸 | hydrogenchloride | 7647-01-0 | ClH | 36.4609 |
大鼠1,25-二羟基维生素D(1,25(OH)2D)试剂盒 | hydroxyl | 3352-57-6 | HO | 17.0073 |
氢碘酸 | hydrogen iodide | 10034-85-2 | HI | 127.912 |
氢气 | hydrogen | 1333-74-0 | H2 | 2.01588 |
氨 | ammonia | 7664-41-7 | H3N | 17.0305 |
甲烷 | pyrographite | 74-82-8 | C | 12.011 |
氢氟酸 | hydrogen fluoride | 7664-39-3 | FH | 20.0063 |
磷化氢 | phosphorus | 29724-05-8 | P | 30.9738 |
氢溴酸 | hydrogen bromide | 10035-10-6 | BrH | 80.9119 |
硫化氢 | hydrogen sulfide | 7783-06-4 | H2S | 34.0819 |
—— | selenium | 7782-49-2 | Se | 78.96 |
锗烷 | germanium | 7782-65-2 | Ge | 72.59 |
碲化氢 | tellurium | 7783-09-7 | Te | 127.6 |
硅烷 | silicon | 7803-62-5 | Si | 28.0855 |
重氧水 | 18O-water | 14314-42-2 | H2O | 20.0159 |
硼烷 | boron | 13283-31-3 | B | 10.811 |
—— | magnesium | 7439-95-4 | Mg | 24.305 |
氧-17原子 | 17O-water | 13968-48-4 | H2O | 19.0159 |
四氯化钒 | vanadiumtetrachloride | 7632-51-1 | Cl4V | 192.754 |
氢化铋 | bismuth | 18288-22-7 | Bi | 208.98 |
—— | barium | 7440-39-3 | Ba | 137.33 |
15N-氨 | ammonia | 14390-96-6 | H3N | 18.0238 |
氢化氘 | deuterium hydride | 16873-17-9 | H2 | 3.00794 |
氯化镨 | praseodymium(III) chloride | 10361-79-2 | Cl3Pr | 247.267 |
氨,N-13 | [13N]ammonia | 34819-78-8 | H3N | 16.0238 |
三氯化铝 | aluminium trichloride | 7446-70-0 | AlCl3 | 133.341 |
硫35 | 35S-H2S | 15117-53-0 | H2S | 37.0159 |
四氯化钛 | titanium tetrachloride | 7550-45-0 | Cl4Ti | 189.692 |
三氢化钕 | neodymium | 7440-00-8 | Nd | 144.24 |
三氯化铁 | iron(III) chloride | 7705-08-0 | Cl3Fe | 162.206 |
五氯化钽 | tantalum pentachloride | 7721-01-9 | Cl5Ta | 358.213 |
中文名称 | 英文名称 | CAS号 | 化学式 | 分子量 |
---|---|---|---|---|
—— | sodium | 7646-69-7 | Na | 22.9898 |
盐酸 | hydrogenchloride | 7647-01-0 | ClH | 36.4609 |
氨 | ammonia | 7664-41-7 | H3N | 17.0305 |
氢气 | hydrogen | 1333-74-0 | H2 | 2.01588 |
氢溴酸 | hydrogen bromide | 10035-10-6 | BrH | 80.9119 |
甲烷 | pyrographite | 74-82-8 | C | 12.011 |
硫化氢 | hydrogen sulfide | 7783-06-4 | H2S | 34.0819 |
—— | calcium | 7440-70-2 | Ca | 40.078 |
氢化铝 | aluminium | 7784-21-6 | Al | 26.9815 |
硅烷 | silicon | 7803-62-5 | Si | 28.0855 |
氢氟酸 | hydrogen fluoride | 7664-39-3 | FH | 20.0063 |
—— | imino radical | 13774-92-0 | HN | 15.0146 |
大鼠1,25-二羟基维生素D(1,25(OH)2D)试剂盒 | hydroxyl | 3352-57-6 | HO | 17.0073 |
砷化氢 | arsenic | 127323-69-7 | As | 74.9216 |
磷化氢 | phosphorus | 29724-05-8 | P | 30.9738 |
氢碘酸 | hydrogen iodide | 10034-85-2 | HI | 127.912 |
氢化氘 | deuterium hydride | 16873-17-9 | H2 | 3.00794 |
—— | selenium | 7782-49-2 | Se | 78.96 |
氯化钇 | yttrium(III) chloride | 10361-92-9 | Cl3Y | 195.265 |
三氯化钕 | neodymium trichloride | 10024-93-8 | Cl3Nd | 250.599 |
氯化钐 | samarium(III) chloride | 10361-82-7 | Cl3Sm | 256.719 |
锗烷 | germanium | 7782-65-2 | Ge | 72.59 |
氢化铋 | bismuth | 18288-22-7 | Bi | 208.98 |
—— | caesium | 7440-46-2 | Cs | 132.905 |
碲化氢 | tellurium | 7783-09-7 | Te | 127.6 |
氢化钾 | potassium | 7693-26-7 | K | 39.0983 |
氯化铂 | platinum(IV) chloride | 13454-96-1 | Cl4Pt | 336.892 |
—— | magnesium | 7439-95-4 | Mg | 24.305 |
重氧水 | 18O-water | 14314-42-2 | H2O | 20.0159 |
—— | 18OH radical | 14332-35-5 | HO | 19.0079 |
—— | thallium | —— | Tl | 204.383 |
三氟化锑 | Antimony trifluoride | 7783-56-4 | F3Sb | 178.745 |
硼烷 | boron | 13283-31-3 | B | 10.811 |
—— | indium | 7440-74-6 | In | 114.82 |
—— | <36Cl>-hydrochloric acid | 36640-18-3 | ClH | 37.0079 |
氯化铟 | indium(III) chloride | 10025-82-8 | Cl3In | 221.179 |
氢化镓 | gallium | 13572-93-5 | Ga | 69.723 |
三氯化铁 | iron(III) chloride | 7705-08-0 | Cl3Fe | 162.206 |
羟基钡 | barium hydroxide | 12009-08-4 | BaHO | 154.337 |
三氟化铬 | chromium(III) fluoride | 7788-97-8 | CrF3 | 108.991 |
—— | calcium(1+) monohydride;hydroxide | 81514-87-6 | CaH2O | 58.0933 |
氨-<sup>14</sup>N | ammonia | 1026405-88-8 | H3N | 17.0238 |
15N-氨 | ammonia | 14390-96-6 | H3N | 18.0238 |
—— | phosphorus dihydride | 13765-43-0 | H2P | 32.9896 |
—— | stannane | 7440-31-5 | H4Sn | 122.742 |
甲烷-13C | Methan-13C | 6532-48-5 | CH4 | 17.0318 |
氟化铁 | iron(III) fluoride | 7783-50-8 | F3Fe | 112.842 |
氟化镧 | lanthanum(III) fluoride | 13709-38-1 | F3La | 195.901 |
氧-15原子 | 15O-water | 13982-43-9 | H2O | 17.0159 |
溴化铟(III) | indium tribromide | 13465-09-3 | Br3In | 354.532 |
氧-17原子 | 17O-water | 13968-48-4 | H2O | 19.0159 |
氯化亚铁 | iron(II)chloride | 7758-94-3 | Cl2Fe | 126.753 |
氟化铝 | aluminum(III) fluoride | 7784-18-1 | AlF3 | 83.9767 |
无水氟化锌 | zinc difluoride | 7783-49-5 | F2Zn | 103.387 |
—— | fluorine-18 | 13981-56-1 | FH | 19.0079 |
四氯化锡 | tin(IV) chloride | 7646-78-8 | Cl4Sn | 260.522 |
钠 | Sodium | 7440-23-5 | Na | 22.9897693 |
钙 | Calcium | 7440-70-2 | Ca | 40.08 |
金属锶 | Strontium | 7440-24-6 | Sr | 87.62 |
铝 | Aluminum | 7429-90-5 | Al | 26.981538 |
三氯化铝 | aluminium trichloride | 7446-70-0 | AlCl3 | 133.341 |
—— | tritium | 14885-60-0 | H2 | 4.00794 |
硫磺 | Sulfur | 7704-34-9 | S | 32.07 |
—— | lithium | 7439-93-2 | Li | 6.941 |