2.2: Вода

Last updated
Save as PDF

Page ID: 6572

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Полярні ковалентні зв'язки

Н ₂ О - полярна ковалентна молекула. Зв'язки між атомами H та атомом O виникають внаслідок спільного використання електронів. Ці спільні електрони утворюються, щоб задовольнити правило октету. Однак кисень є «егоїстичним» роздільником. Цей електронегативний аспект кисню означає, що електрони молекули Н ₂ О переважно асоціюються поблизу атома кисню, створюючи часткові заряди. Ми вказуємо на це, розмістивши δ ^— біля O та δ ⁺ біля атомів H. Ці часткові заряди роблять H ₂ O полярним.

Файл: Електростатичний Potential.jpg

Електронна хмара навколо молекули води затримується навколо молекули кисню, щоб зробити її частково негативною. Червоний ілюструє частковий негативний кінець молекули, а синій вказує на частковий позитивний.

Через цю полярність молекули H ₂ O влаштовуються високоструктурованим способом. Використовуйте наступне моделювання для вивчення полярності молекул.

Ці слабкі асоціації, що виникають з полярних: полярні пам'ятки називаються водневими зв'язками (H-зв'язками). У той час як самостійно слабке, підсумовування всіх Н-зв'язків дуже сильне. Ці асоціації породжують особливі властивості води: поверхневий натяг, зчеплення, адгезія та висока питома теплоємність.

Моделювання водневих зв'язків

Полярні матеріали змішуються з полярними матеріалами. Речі, які можуть розчинятися у воді, також полярні і називаються гідрофільними (гідро = вода, філічна = подобається). Неполярні речовини не взаємодіють і не змішуються з полярними розчинниками і називаються гідрофобними (гідро = вода, фобні = ненавидіння). Оскільки вуглець і водень поділяють електрони однаково, органічні сполуки неполярні. Масло - вуглеводень, який погано змішується з водою або оцтом. Оцет, однак, є полярним з'єднанням, яке взаємодіє з водою. Миючі засоби називаються амфіфільними (amphi = обидва; філічні = симпатії), оскільки вони мають порції, які є неполярними, і частини, які дуже полярні. Таким чином, миючі засоби можуть розчинятися у вуглеводнях і воді. Вода сама по собі не може ефективно видалити масло з вашої шкіри, але миючий засіб може розчинити масло і віднести його у воді.

Загальний миючий засіб в милі - Лаурилсульфат натрію

Поверхневий натяг

Поверхневий натяг представляє як невидиму плівку, яка охоплює поверхню води. Притягальні сили, що виникають внаслідок міжмолекулярного зчеплення, утримують поверхню води разом.

Ця скріпка потоне, якби вона прорвалася через поверхню води.

Цей водний страйдер не знаходиться на вершині води, тому що він легкий. Він не прорвався через поверхню води і, отже, знаходиться зверху води.

Рішення

Вода є відмінним розчинником інших полярних сполук. Кухонна сіль (NaCl) легко іонізується у воді. δ ^— O асоціюються навколо Na ⁺, тоді як δ ⁺ H асоціюються з Cl ^-. Якщо NaCl розчинений в H ₂ O, що, на вашу думку, відбувається з міжмолекулярними взаємодіями між молекулами води? Як ви думаєте, що трапиться з H-облігаціями? Чи очікуєте ви, що буде різниця в поверхневому натягу? Як ви думаєте, як це пояснює різницю кип'ятіння або заморожування?

Біг по воді

Зелений Василіск в національному парку Тортугеро

Базиліскус плюміфрон (зелений василіск)

Василіск звичайний

Basiliscus basiliscus (василіск звичайний)

Ящірки роду Basiliscus мають прізвисько «Ящірка Ісуса Христа» за їх дуже особливу адаптацію щодо води.

Перед обличчям небезпеки ці ящірки бігають на задніх лапах по воді, щоб уникнути хижацтва. Їх задні ноги мають довгі пальці, які допомагають збільшити площу поверхні, щоб розподілити свою вагу, щоб вони могли рухатися по поверхні води. Вони не тонуть, оскільки поверхневий натяг води не порушується великою поверхнею, покритою їх ногами. Приблизно через 4,5 м вони втрачають достатній імпульс, щоб просунутися по поверхні води і прорватися. H-облігації дозволяють цю адаптацію.

Відео з Національної географічної

Що робити, якщо?

Тезка цих ящірок ходила по воді, але також зміг перетворити воду на вино. Вино являє собою розчин етанолу (11%) у воді. Етанол має полярний кінець і неполярний кінець.

Наскільки успішно б василіск біг на вині?
Чому?
Як ви могли перевірити це, не обов'язково використовуючи ящірку?