Водородные связи между молекулами воды

ни для кого не секрет что вода необходима для жизни большая часть биологических я бы даже сказал что все важные биологические процессы в организме зависят от воды и протекает водной среде клетки вашего тела цитоплазма внутренних в основном это все вода поэтому тело человека состоит в среднем на 70 процентов из воды вода нужна не только людям жизнь в нашем ее понимании зависит от воды поэтому когда мы ищем признаки жизни на других планетах мы в первую очередь ищем воду возможна жизнь может возникнуть в какой-нибудь другой субстанции но вода все равно необходимо чтобы понять почему вода такое особенное давайте рассмотрим ее структуру и посмотрим как оно устроено вода как вы наверное уже знаете состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода вот почему ее обозначают h2o атомы соединены ковалентными связями каждая из этих связей это пара электронов один из которых изначально принадлежал одному атому а второй другому атому и когда образовалось ковалентная связь оба эти электрона стали общими и так вот у нас эти две пары спросите почему я нарисовал два водорода здесь почему я не нарисовал их с разных сторон кислорода дело в том что у кислорода есть еще две свободные пары электронов и они друг от друга отталкиваются электроны отталкиваются друг от друга и в реальности если посмотрите в объеме молекула кислорода похоже на то трейдер то есть она виде пирамиды вот это кислород здесь у него пару свободных электронов я нарисую их маленьким зеленым кружочком еще пару электронов чуть позади теперь здесь у нас ковалентная связь вот здесь ковалентная связь с одним атомом водорода и здесь ковалентная связь с еще одним атомом водорода как и видите молекула похожа на тот райдер и суть в том что атома водорода находится с одной стороны как мы увидим это очень важно благодаря этому факту вода обладает особыми свойствами и еще важно понимать химики часто рисует электронный виде точек и ковалентные связи в виде линий на самом деле все не совсем так электроны постоянно движутся они носятся в разные стороны мы можем лишь говорить о некой вероятности где ты их обнаружить и вместо того чтобы сказать что электроны точно тут или точно в этих связях мы представляем облака который окружает атомы и в этих облаках мы можем судить лишь о вероятности встретить бегающие электроны воде и интересно то что находящийся в ней кислород очень сильно электроотрицательный так что кислород вот это кислород и это кислород чрезвычайно электроотрицателен и гораздо более электроотрицательный чем водород вы спросите что значит электроотрицательный это такой хитрый термин означающий что он притягивает к себе электроны чем выше значение электроотрицательности атома тем больше его способность притягивать электроны к себе электроотрицательность водорода гораздо ниже чем у кислорода поэтому в молекуле воды электроны участвующие в образовании ковалентной связи находится ближе кислороду чем к водороду и поэтому они чаще находятся в молекуле воды со стороны атома кислорода чем со стороны атомов водорода можете представить к чему это приведет формируется частичный отрицательный заряд на скажем так на без водородном конце вот здесь сверху на моем рисунке греческой буквы и дельта я обозначил частичный заряд частичный отрицательный заряд электрона ведь отрицательные а вот здесь где у нас небольшой дефицит электронов раз они чаще бывает у кислорода образуется частичный положительный заряд если смотреть на одну-единственную молекула воды в ней мало интересного гораздо интереснее смотреть сразу намного взаимодействующих друг с другом молекул я добавлю еще одну молекулу воды вот здесь это кислород здесь два водорода и связи между ними здесь частично отрицательный заряд с этой стороны частично положительный можно догадаться что страна с частичным отрицательным зарядом будет притягиваться к стороне с частично положительным за адам и это притяжение между ними называется водородной связью вот это называется водородная связь и в ней суть главных свойств воды мы увидим это в следующих видео рассмотрим как водородные связи влияет на те или иные свойства воды водородные связи слабее ковалентных но для веществ образующих водородные связи межмолекулярные взаимодействия сильнее поэтому вещества способны плавится кипеть при более высоких температурах чем стоило бы ожидать исходя только из их молекулярной массы другими словами может показаться удивительной способность воды оставаться жидкой при комнатной температуре также температура кипения воды выше чем можно было бы ожидать из за того что молекулы воды притягиваются друг другу образует связи но эти связи легко разрывается и образуются новые можно представить другую водородную связь с другой молекулой воды вот здесь добавлю водород тут водород тут связи частично отрицательный заряд частично положительный как мы увидим следующих видео водородные связи как раз и способствует тому что вода находится в жидком состоянии при комнатной температуре и за них вода обладает высокой теплоемкостью что позволяет поддерживать температуру на более постоянном уровне по сравнению с температурой окружающей среды в природе например озера редко промерзает до дна так как вода также медленно остывает как и нагревается мы также можем наблюдать что при испарении воды с поверхности поверхность охлаждается и наблюдать разные процессы например такие как когезия которая вынуждает воду формировать капли поверхностное натяжение делает их почти сферическими а адгезия держит их на поверхности другого вещества и вероятно самое важное неоценимое свойства для биологических систем в том что из за полярности молекул воды и водородных связей и за них вода отличный растворитель другие полярные молекулы отлично перемешиваются с молекулами воды мы увидим это в следующих видео