H2O – Misterija, Umjetnost i Nauka Vode

Source: http://witcombe.sbc.edu/water/chemistrystructure.html

Hemija vode

Profesor Jill Granger

Struktura značiti funkcija

Odabrani program SciLinks, usluga Nacionalne Asocijacije Nastavnici z Nauki. Copyright 1999 – 2002

Voda je hemikalija!?

Zaista! Voda je jedan od naših izobilju kemikalija. Njegova hemijska formula, H2O, je vjerojatno najpoznatiji od svih kemijskih formula.

Šta hemijsku formulu nam?

Formula H2O nam govori da je jedna molekula vode se sastoji od 2 atoma vodika i jednog atoma kisika vezanih zajedno. Obveznice koje drže vodik i kisik zajedno nazivaju kovalentne veze – one su vrlo jaki.

Pogledajmo sliku molekula vode: U ovoj slici su dva vodonika predstavljaju bijele sfere i kisika crvenom sfera.

IZVOR SLICE: “Chemistry and Life”, 4th Edition, John W. Hill, Dorothy M. Feigl, and Stuart J. Baum, Macmillan Publishing Company, New York, 1993

U ovoj drugoj slici, vodonika su prikazani kao bijele sfere, u oygen kao crvene sfere. U ‘štapići’ drži vodonika do kisika predstavljaju kovalentne veze.

Zašto molekula vode izgledaju savijena?

Molekula vode održava savijena oblik (savijena na 107.5 stupnjeva zapravo) zbog dva razloga. Prvo tetraedralna aranzmana oko kisika i Drugog prisustvo usamljeni par elektrona na kisik.

Koji su Lone par Elektroni?

To su elektroni koji nisu uključeni u kovalentne veze. Parova elektrona su prepušteni sami sebi. U našoj slici su predstavljene dvostruko tačaka. Ovi usamljeni parovi su vrlo negativno – sadrži dva negativna elektrona svaki – i žele da ostanu daleko jedni od drugih što je više moguće. Ove odbojna sila djelovati kako bi gurnuti vodonika bliže zajedno

Da li ste rekli “tetraedralna” – Šta to znači?

Tetraedralna znači “četiri-sided”. U hemiji tumačimo to u našoj mašti. Draw centralni atom u imaginarnom prostoru. Sljedeći put atomi vezan za centralni atom oko njega tako da je maksimalna udaljenost između njih. Aranžman ćete usvojiti će biti u obliku tetraedra. Ova molekularna oblik je prikazan ispod. Ona ima redovne uglova obveznica od 109,5

IZVOR SLICE: “Kemija i život”, 4. izdanje, John W. Hill, Dorothy M. Feigl, i Stuart J. Baum, Macmillan Publishing Company, New York 1993.

Ako radimo sličan raspored vode, stavljanje kisika u samom centru, a uz pomoć dva vodonika i dva slobodnih parova na uglovima, smo došli do tetraedarsku aranžman. Međutim, postoji jedna bitna razlika – uglove obveznica za vodu nisu 109.5. Zbog prisustva vrlo negativan usamljeni par elektrona, dva vodonika su stisnuti zajedno kao dva usamljeni para izvuku jedni od drugih, koliko god je to moguće. Ugao rezultat daje vodu pod uglom od 104,5 obveznica. Zato što ne “vidi” elektrona, rezultirajući tetraedar “izgleda” Savijen!

IZVOR SLICE: “Kemija i život”, 4. izdanje, John W. Hill, Dorothy M. Feigl, i Stuart J. Baum, Macmillan Publishing Company, New York 1993.

Šta je poenta?

Kao i mnoge stvari u kemijskoj svijetu, oblik i struktura molekula je važna determinanta svoju funkciju. Značaj savijene strukture vode je u tome što daje vodu sa dva različita “strane”: Jedna strana molekula vode ima dva negativna slobodnih parova, dok s druge strane predstavlja dva vodonika. Uzmimo još jedan pogled:

[Slika mape gustoće elektrona vode]

Da li to da voda neobično?

DA! Ali to ne samo da je molekula je savijena što ga čini posebnim. Voda je također vrlo polarne – dvije strane vode imaju vrlo različite naknade.

Usamljen parovi su negativni – Da li su vodonika pozitivan?

U vodonika su blago pozitivan. Oni su se na taj način zbog “elektronegativnosti” kisika. Elektronegativnosti je mjera koliko jedan atom želi da ima elektrona, i kisika želi da ima elektrona više od vodika radi. Kisik ima veću elektronegativnost. Zbog ove razlike u elektronegativnosti, elektroni u kovalentne veze između kisika i vodika se malo povukao prema kisika. To ostavlja vodonika malo elektron-manjak i time blago pozitivan. Možemo izvući ovu polarizacija ovako:

IZVOR SLICE: “Kemija u kontekstu” Wm C Brown Publishers, Dubuque Iowa, 2. izdanje, projekt American Chemical Society, ed:. A. Truman Schwartz et al 1997, Poglavlje 5 “The Wonder of Water”

Ili gledajući ga iz “neto polarizacija” perspektive, ovako:

IZVOR SLICE: “Kemija i život”, 4. izdanje, John W. Hill, Dorothy M. Feigl, i Stuart J. Baum, Macmillan Publishing Company, New York 1993.

Šta polarizacije imaju veze sa svojstvima vode?

Sve! Jer voda ima blago negativan kraj i blago pozitivan kraj, može komunicirati sa sobom i čine visoko organiziranog ‘Inter-molekularne’ mreže. Pozitivna vodonik kraj jednog molekula može komunicirati povoljno sa negativnim usamljeni par drugog molekula vode. Ova interakcija je poziv “vodikove veze”. To je vrsta slab elektrostatičkog atrakcija (pozitivnog u negativni). Jer, svaki jedan od molekula vode može formirati četiri vodikovih veza, formira razrađen mrežu molekula.

IZVOR SLICE: “Kemija u kontekstu” Wm C Brown Publishers, Dubuque Iowa, 2. izdanje, projekt American Chemical Society, ed:. A. Truman Schwartz et al 1997, Poglavlje 5 “The Wonder of Water”

Ali, ako je vodonik obveznice su slabi, kako oni mogu biti važni?

Razmislite o tome koliko ima! Tu je snaga u brojevima!
Polaritet omogućava vode interakciju sa električno polje:

I za interakciju s drugim polarnim molekulama – koji je kako materije postati otopljenih u vodi.

IZVOR SLICE: “Kemija u kontekstu” Wm C Brown Publishers, Dubuque Iowa, 2. izdanje, projekt American Chemical Society, ed:. A. Truman Schwartz et al 1997, Poglavlje 5 “The Wonder of Water”