Будова води

Вода – унікальна речовина і всі її аномальні властивості: висока температура кипіння, значна розчинювальна і диссоциїруюча здатність, мала теплопровідність, висока теплота випаровування і інші обумовлені будовою її молекули і просторовою структурою.

У окремо взятої молекули води є якість, яка виявляється тільки у присутності інших молекул: здатність утворювати водневі містки між атомами кисню двох що виявилися поряд молекул, так, що атом водню розташовується на відрізку, що сполучає атоми кисню. Властивість утворювати такі містки обумовлена наявністю особливої міжмолекулярної взаємодії, в якій істотну роль грає атом водню. Ця взаємодія називається водневим зв'язком.

Водневий зв'язок визначає унікальні властивості води: у води дуже високі температури кипіння, плавлення і паротворення, оскільки потрібно затрачувати додаткову енергію на розрив водневих зв'язків. Тільки вода знаходиться у всіх трьох агрегатних станах. Інші речовини з схожою будовою і молекулярною масою, такі як H2S, HCl, NH3 в земних умовах є газами.

Кожна з приєднаних до даної молекули води сама здібна до приєднання подальших молекул. Цей процес можна називати «полімеризацією». Якщо тільки один з двох можливих зв'язків бере участь в приєднанні наступної молекули, а інша залишається вакантною, то «полімеризація» приведе до утворення або зигзагоподібного ланцюга, або замкнутого кільця. Якнайменше кільце, мабуть, може складатися з чотирьох молекул, але величина кута 90° робить водневі зв'язки украй напруженими. Практично ненапруженим повинні бути пятизвенные кільця (кут 108°), а шестизвенные (кут 120°), також як і семизвенные – напружені.

Розгляд реальних структур гідратів показує, що, дійсно, найбільш стійко шестизвінне кільце, що знаходиться в структурах льодів. Плоскі кільця є привілеєм клатратних гідратів, причому у всіх відомих структурах частіше за все зустрічаються плоскі пятизвінні кільця з молекул води. Вони, як правило, чергують у всіх структурах клатратных гідратів з шестизвінними кільцями, дуже рідко з чотирезвінні, а в одному випадку – з плоским семизвінним.

В цілому структура води представляється як суміш всіляких гідратних структур, які можуть в ній утворитися.

В прикладному аспекті це, наприклад, має важливе значення для розуміння дії лікарських речовин. Як було показане Л. Полингом структурована клатратна форма води в міжсинаптичних утвореннях мозку забезпечує, з одного боку, передачу імпульсів з нейрона на нейрон, а, з другого боку при попаданні в ці ділянки наркозної речовини така передача порушується, тобто спостерігається явище наркозу. Гідратація деяких структур мозку є однією з основ реалізації дії наркотичних анальгетиків (морфіну).

Подібні статті

Життя і наукова діяльність Чарльза Дарвіна
Ч. Дарвін жив в епоху бурхливого суспільного розвитку, коли при­родознавство було на піднесенні, в науці здійснювались важливі від­криття. Він не мав систематичної біологічної освіти (два роки нав­чався на медичному факультеті в Едінбурзі ...

Кровоносна система
Розвиток сільського господарства та загальне зростання антропічного впливу на водне середовище загострило проблему виживання водних тварин і, зокрема, риб, в умовах пестицидного навантаження. Забруднення внутрішніх водойм, в тому числі риб ...