Если Вы читаете это сообщение, то это значит, что у нас есть проблемы с загрузкой внешних ресурсов для нашего веб сайта.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Основное содержание

Водородные связи между молекулами воды

Структура молекул воды и как они взаимодействуют друг с другом с образованием водородных связей.

Введение в свойства воды

Рассмотрим, например, человека и проведём ассоциацию с контейнером, наполненным водой. Это сравнение не совсем точное, но близкое, поскольку человеческий организм на 60—70% состоит из воды. Это же утверждение справедливо не только для людей. Большинство животных и даже самых крошечных бактерий в основном состоят из воды1. Вода — основа жизни на нашей планете. Это может показаться драматичным, но это так, а правдивая драма делает жизнь интереснее! Внутриклеточные реакции и метаболизм большинства организмов протекают во внутриклеточной жидкости, — в цитозоли.
Вода — не просто самое распространённое вещество в живых организмах, она также обладает рядом необычных химических свойств, позволяющих ей поддерживать жизнь на Земле. Эти свойства играют важную роль в биологических процессах на разных уровнях: от клеток до организмов и целых экосистем. Вы можете узнать больше о свойствах воды в следующих статьях:
Уникальные свойства воды обусловливаются полярностью её молекул, и в частности — способностью образовывать водородные связи как друг с другом, так и с другими молекулами. Ниже мы рассмотрим водородную связь более подробно.

Полярность молекул воды

Чтобы понять особенности химического поведения воды, нужно посмотреть, как устроена её молекулярная структура. Молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода. Её изогнутая форма объясняется наличием у атома кислорода, помимо связей с атомами водорода, ещё и двух свободных пар электронов. Эти электронные пары, как свободные, так и участвующие в связи, отталкиваются друг от друга.
Наиболее устойчивая форма та, в которой атомы отдалены друг от друга: это тетраэдр, в котором OH образуют две из четырех «ножек»-связей. Свободные пары электронов «отталкиваются» сильнее, чем электроны, образующие связи, поэтому угол между связями OH немного меньше 109° идеального тетраэдра, около 104,5°.2
Поскольку кислород более электроотрицательный, более «жадным» до электронов, чем водород, атом O притягивает электроны и удерживает их вдали от атомов H. Поэтому на кислороде образуется частичный отрицательный заряд, в то время как со стороны атомов водорода – частичный положительный заряд. Вода классифицируется как полярная молекула из-за ее ковалентных полярных связей и изогнутой формы 2,3.

Водородная связь между молекулами воды

Благодаря своей полярной природе молекулы воды хорошо притягиваются друг к другу. Положительно заряженный конец одной молекулы – атом водорода – притягивается к отрицательно заряженному концу другой молекулы – к атому кислорода.
Такое притяжение называется водородной связью — это слабое взаимодействие между частично положительно заряженным водородом и другим более электроотрицательным атомом, например, кислородом. Атомы водорода, участвующие в водородной связи, притягиваются к таким электроотрицательным атомам как O, N или F.
Кроме того, молекулы воды также притягиваются к другим полярным молекулам и ионам. Заряженное или полярное вещество, которое взаимодействует с водой, растворяясь в ней, называется, гидрофильным, от греческих слов гидро — «вода» и филия — «любовь». Напротив, неполярные молекулы, например, масла и жиры, плохо взаимодействуют с водой и не растворяются в ней, стараясь от неё отделиться. Они не смешиваются, не растворяются в ней, поэтому называются гидрофобными: от греческого слова фобос — «боязнь, страх». Вы могли наблюдать этот эффект, если заправляли салат растительным маслом и уксусом, из которых сложно получить однородную смесь. Уксус — это по сути вода с небольшим количеством кислоты.

Хотите присоединиться к обсуждению?

Пока нет ни одной записи.
Знаете английский? Нажмите здесь, чтобы увидеть обсуждение, которое происходит на английской версии сайта.