If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Водородни връзки при водата

Молекулата на водата е изградена от два атома водород и един атом кислород, които образуват форма на тетраедър в пространството. Кислородът е силно електроотрицателен, което създава частично отрицателен заряд в единия край на молекулата и частично положителен заряд в другия. Това е причината молекулата на водата да образува водородни връзки с друга водна молекула, на което се дължат много от уникалните свойства на водата.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Не мисля, че за някого е тайна, че водата е от първостепенна важност за живота. Повечето, или всъщност всички, важни биологични процеси в тялото ти се нуждаят от вода и най-вероятно се осъществяват във вода. Ако погледнем тялото на клетъчно ниво – цитоплазмата в клетките е основно вода. Всъщност аз, който говоря сега, аз самият съм около 60-70% вода. Можеш да ме възприемаш като огромен плик вода, правещ клипчета. И не само хората се нуждаят от вода. Животът, какъвто го познаваме, зависи от водата. Ето защо когато търсим признаци на живот на други планети, винаги търсим вода. Може би е възможно и в други вещества да се осъществява живот, но водата е от първостепенна важност за живота, какъвто го познаваме. Защо водата е толкова специална? Да започнем със структурата на водата и взаимодействието ѝ със самата нея. Водната молекула, както сигурно вече знаеш, е съставена от един атом кислород и два атома водород. Затова я записваме като H2O. Свързани са с ковалентни връзки. А ковалентните връзки представляват тези двойки електрони, в които и двата атома се преструват, че притежават. Така че имаме тези две двойки. И може би се чудиш: "Защо Сал нарисува два водородни атома от тази страна?" "Защо не ги нарисува в двата противоположни края на кислородния атом?" Причината е, че кислородният атом има и две несподелени електронни двойки. А те се отблъскват една друга. Електроните се отблъскват един друг. Всъщност, ако разсъждаваме триизмерно, молекулата на кислорода има форма на тетраедър. Мога да се опитам да я нарисувам. Ако това е кислородът, значи бихме могли да имаме една несподелена двойка електрони. Ще я нарисувам като зелено кръгче тук. А тук би имало друга несподелена двойка електрони. А сега да видим ковалентните връзки. Имаме ковалентна връзка с един атом водород ето тук. А тук е ковалентната връзка с другия водороден атом. И ето как се образува тази форма, която е доста подобна на тетраетър. Ключовото е, че водородните атоми са от единия край на молекулата. Ще видим, че това е много, много важно за уникалните качества на водата. Трябва да отбележим, че в химията рисуваме електроните на точно определена позиция. Рисуваме ковалентните връзки на точно определена позиция. Но всъщност нещата не са такива. Електроните непрекъснато подскачат. Те непрекъснато кръжат наоколо, затова, когато говорим за позицията им, по-скоро работим с вероятности къде биха се намирали. Затова не трябва да мислим, че тези електрони са категорично разположени тук в тези връзки. По-скоро са някъде в този облак около различните атоми. Те са в този облак, който представя вероятността за това къде можем да ги открием, докато подскачат наоколо. Интересната особеност на водата е, че кислородът е изключително електроотрицателен. Затова кислородът – ето тук и тук – е изключително електроотрицателен и е сред най-електроотрицателните елементи, които познаваме. И определено е доста по-електроотрицателен от водорода. Може би си казваш: "Сал, какво означава електроотрицателен?" Електроотрицателен е просто сложен начин да кажем, че той събира електрони. Че му харесва да задържа електроните при себе си. Събира електроните, това става. Кислородът обича да задържа електроните около себе си повече от партньорите, с които се свързва. И дори в тези ковалентни връзки партньорите казват: "Ей, нали споделяме тези електрони!" А кислородът казва "Е, все пак искам те да прекарват повече време с мен." И затова електроните наистина прекарват повече време от страната на кислорода, отколкото от тази на водородните атоми. И можеш да си представиш до какво ще доведе това. Ще се образува частично отрицателен заряд при не-водородната страна, при горната страна на нарисуваната тук картинка. Това е гръцката буква "делта", тя посочва частичен заряд, в случая – частично отрицателен. Защото електроните са отрицателни. А тук, тъй като има лек недостиг на електрони, понеже те прекарват много време около кислорода, тук се формира частично положителен заряд. Когато разглеждаме само една водна молекула, това не изглежда особено интересно. Обаче става много интересно, когато се вгледаме в начина, по който си взаимодействат множество молекули на водата. Нека нарисувам още една водна молекула тук. Кислороден атом, два водородни атома и връзките между тях. Имаме частично отрицателен заряд. А тук – частично положителен. И можеш да си представиш как страната с частично отрицателен заряд ще бъде привлечена от страната с частично положителен заряд. И привличането между тези двете се нарича водородна връзка. Ето това тук се нарича водородна връзка. И това обяснява поведението на водата. В други клипове ще разгледаме всичките начини, по които водородните връзки придават на водата уникалните ѝ качества. Водородните връзки са по-слаби от ковалентни връзки, но са достатъчно силни, че да придадат на водата течната природа, която наблюдаваме при нормална температура и налягане. Течната фаза позволява на тези неща да бъдат привлечени едно от друго, да се групират, но и да се разделят и да се плъзгат едно край друго. Може да си представиш още една водородна връзка с още една водна молекула ето тук. Ще поставя водородите тук. Водородните атоми, връзките, тук има частично отрицателен заряд, а тук частично положителен заряд. В други клипчета ще видим как водородните връзки са ключови за начина, по който тече водата. Ключови за способността на водата да поема топлина. Ключови за способността ѝ да регулира температурата. Ключови за способността на езерата да не замръзват. Ключови за някои от свойствата на водата като изпарително охлаждане и повърхностно напрежение, и сцепление, и сближаване. Ще разгледаме всичко това. Но може би най-важното, макар подредбата да е трудна, е, че ако разглеждаме биологични системи тази полярност, която виждаме във водните молекули и тези водородни връзки, това е ключът към способността на водата да бъде разтворител. Тоест полярните молекули да могат да се разтварят във вода. Ще разгледаме това в други клипове.