Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 10:39 • sest 15:52 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:40 • Sest 22:32 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:26 • Síðdegis: 23:02 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:56 • Síðdegis: 16:54 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Efnafræði

Af hverju er vatn vökvi við stofuhita en vetni og súrefni lofttegundir?

Emelía Eiríksdóttir

Vatn hefur sameindaformúluna (e. molecular formula) H2O. Bókstafurinn H stendur fyrir vetni og O fyrir súrefni. Vatn er því samsett úr einni súrefnisfrumeind og tveimur vetnisfrumeindum. Bygging vatnssameindarinnar sést hér á myndinni fyrir neðan, hvor vetnisfrumeind binst súrefnisfrumeindinni með einu efnatengi og er 104,5° horn á milli þeirra.

Í hvoru efnatengi fyrir sig eru tvær tengirafeindir sem einnig kallast gildisrafeindir. Vetnið leggur til eina rafeind í tengið og súrefnið eina rafeind. Súrefni hefur þann eiginleika að toga aðeins fastar í rafeindir en vetni. Það veldur því að súrefnisfrumeindin í vatnssameindinni hefur örlitla neikvæða hleðslu á sér (táknað \(\delta -\)) en vetnisfrumeindirnar hafa örlitla jákvæða hleðslu (táknað \(\delta +\)). Vegna þessarar misdreifingar á tengirafeindum eru tengin skautuð (e. polar).

Bygging vatnssameinda.

Vegna skautunarinnar mynda vatnssameindir vetnistengi (e. hydrogen bonds) sín á milli, það er tengi sem geta haldist í svolítinn tíma en eiga tiltölulega auðvelt með að myndast og rofna. Vetnistengi milli vatnssameinda valda hárri yfirborðsspennu (e. surface tension) vatns. Við verðum hennar meðal annars vör ef við skoðum vatnsdropa á margskonar undirlagi, þeir eru þá yfirleitt kúptir. Yfirborðsspennan veldur því einnig að sum skordýr geta gengið á vatni.

Vetnistengin hafa einnig þau áhrif að bræðslu- og suðmark vatns er óvenju hátt, að minnsta kosti samanborið við svipaðar sameindir sem ekki hafa vetnistengi eða þar sem vetnistengin eru veikari. Með öðrum orðum, án vetnistengjanna væri vatn ekki á fljótandi formi á bilinu 0 til 100°C heldur væri það gas eins og til dæmis vetnissúlfíð (H2S), sem hefur bræðslumarkið -82°C og suðumarkið -60°C. Auk þess sjást áhrif skautunar vatnsameindanna á því að jónefni og önnur skautuð efni eiga oft auðvelt með að blandast eða leysast upp í vatni.

Ýmis skordýr nýta sér yfirborðspennu vatns til að ganga á því.

Vetni (H2) og súrefni (O2) eru bæði tvíatóma sameindir sem eru gerðar úr tveimur eins frumeindum. Vetni er gert úr tveimur vetnisfrumeindum og súrefni úr tveimur súrefnisfrumeindum. Frumeindirnar í vetninu toga jafn mikið í rafeindirnar (vegna þess að þetta eru eins frumeindir) og því er efnatengið í vetnissameindinni óskautað. Það sama á við um súrefnissameind. Vegna þessarra óskautuðu eiginleika loða vetnissameindir ekki vel saman þegar þær eru í návígi við aðrar vetnissameindir. Að sama skapi loða súrefnissameindir frekar illa saman. Með öðrum orðum, litlir kraftar verka milli vetnissameinda eða súrefnissameinda og þess vegna eru vetni og súrefni lofttegundir við stofuhita.

Vetni hefur bræðslumarkið -259°C og suðumarkið -253°C en bræðslumark súrefnis er -219°C og suðumark súrefnis er -183°C.

Heimildir:

Mynd:

Höfundur

Emelía Eiríksdóttir

Emelía Eiríksdóttir

efnafræðingur og starfsmaður Vísindavefsins

Útgáfudagur

8.11.2010

Spyrjandi

Sólveig Hauksdóttir, Andri Guðmundsson, Andri Már, Valdimar Örn Arason

Efnisorð

Tilvísun

Emelía Eiríksdóttir. „Af hverju er vatn vökvi við stofuhita en vetni og súrefni lofttegundir?“ Vísindavefurinn, 8. nóvember 2010. Sótt 29. nóvember 2022. http://visindavefur.is/svar.php?id=9406.

Emelía Eiríksdóttir. (2010, 8. nóvember). Af hverju er vatn vökvi við stofuhita en vetni og súrefni lofttegundir? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=9406

Emelía Eiríksdóttir. „Af hverju er vatn vökvi við stofuhita en vetni og súrefni lofttegundir?“ Vísindavefurinn. 8. nóv. 2010. Vefsíða. 29. nóv. 2022. <http://visindavefur.is/svar.php?id=9406>.

Chicago | APA | MLA

Tengd svör

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Af hverju er vatn vökvi við stofuhita en vetni og súrefni lofttegundir?
Vatn hefur sameindaformúluna (e. molecular formula) H2O. Bókstafurinn H stendur fyrir vetni og O fyrir súrefni. Vatn er því samsett úr einni súrefnisfrumeind og tveimur vetnisfrumeindum. Bygging vatnssameindarinnar sést hér á myndinni fyrir neðan, hvor vetnisfrumeind binst súrefnisfrumeindinni með einu efnatengi og er 104,5° horn á milli þeirra.

Í hvoru efnatengi fyrir sig eru tvær tengirafeindir sem einnig kallast gildisrafeindir. Vetnið leggur til eina rafeind í tengið og súrefnið eina rafeind. Súrefni hefur þann eiginleika að toga aðeins fastar í rafeindir en vetni. Það veldur því að súrefnisfrumeindin í vatnssameindinni hefur örlitla neikvæða hleðslu á sér (táknað \(\delta -\)) en vetnisfrumeindirnar hafa örlitla jákvæða hleðslu (táknað \(\delta +\)). Vegna þessarar misdreifingar á tengirafeindum eru tengin skautuð (e. polar).

Bygging vatnssameinda.

Vegna skautunarinnar mynda vatnssameindir vetnistengi (e. hydrogen bonds) sín á milli, það er tengi sem geta haldist í svolítinn tíma en eiga tiltölulega auðvelt með að myndast og rofna. Vetnistengi milli vatnssameinda valda hárri yfirborðsspennu (e. surface tension) vatns. Við verðum hennar meðal annars vör ef við skoðum vatnsdropa á margskonar undirlagi, þeir eru þá yfirleitt kúptir. Yfirborðsspennan veldur því einnig að sum skordýr geta gengið á vatni.

Vetnistengin hafa einnig þau áhrif að bræðslu- og suðmark vatns er óvenju hátt, að minnsta kosti samanborið við svipaðar sameindir sem ekki hafa vetnistengi eða þar sem vetnistengin eru veikari. Með öðrum orðum, án vetnistengjanna væri vatn ekki á fljótandi formi á bilinu 0 til 100°C heldur væri það gas eins og til dæmis vetnissúlfíð (H2S), sem hefur bræðslumarkið -82°C og suðumarkið -60°C. Auk þess sjást áhrif skautunar vatnsameindanna á því að jónefni og önnur skautuð efni eiga oft auðvelt með að blandast eða leysast upp í vatni.

Ýmis skordýr nýta sér yfirborðspennu vatns til að ganga á því.

Vetni (H2) og súrefni (O2) eru bæði tvíatóma sameindir sem eru gerðar úr tveimur eins frumeindum. Vetni er gert úr tveimur vetnisfrumeindum og súrefni úr tveimur súrefnisfrumeindum. Frumeindirnar í vetninu toga jafn mikið í rafeindirnar (vegna þess að þetta eru eins frumeindir) og því er efnatengið í vetnissameindinni óskautað. Það sama á við um súrefnissameind. Vegna þessarra óskautuðu eiginleika loða vetnissameindir ekki vel saman þegar þær eru í návígi við aðrar vetnissameindir. Að sama skapi loða súrefnissameindir frekar illa saman. Með öðrum orðum, litlir kraftar verka milli vetnissameinda eða súrefnissameinda og þess vegna eru vetni og súrefni lofttegundir við stofuhita.

Vetni hefur bræðslumarkið -259°C og suðumarkið -253°C en bræðslumark súrefnis er -219°C og suðumark súrefnis er -183°C.

Heimildir:

Mynd:...