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分子内氢键形成条件(水分子氢健对生物的重要性)

100次浏览     发布时间:2024-09-17 11:00:30    

水,作为生命之源,是每个生物个体所不可或缺的物质。曾有人做实验,验证一个人不喝水的情况下,可以活4-7天,可以喝水不能吃饭的情况下,甚至可以活十几天,可见水对于生命的重要性。

三位立体水分子图

氢键,作为N(氮),O(氧),F(氟)三元素的特色之一,其中特别是O,对于生命具有重要意义。氢键的作用原理主要来源于两个方面:第一、由于O原子核相对H原子核的吸引电子能力强的多,导致电子云偏向O原子一方,分子内H原子一方呈电正性,O原子一方呈电负性;第二、除了色散力,这种分子内的电子云偏移,又会通过取向力加强其它附近水分子的电子云偏移,导致分子间作用力进一步加强。而这种分子间作用力的加强,使得水分子的存在形态,不仅仅是简单的H2O了,进而对它的一系列性质造成形象。

熔沸点:水分子在融化和汽化的过程当中,除了要克服纯粹的分子间作用力之外,还需要额外的能量,来破坏分子之间形成的氢键,所以水比同族其它元素的氢化物熔沸点更高。同理对于分子内氧原子形成的氢键,熔沸点反而会降低,因为物质的熔沸点与分子间作用力有关,若分子内形成氢键,那么分子间的作用力就会被相应的削弱,这在一些大分子有机物当中表现的尤为明显。如此在生物体当中,谁能够作为一种溶液载体,运送生物所需的各种物质,而不会因为环境温度的变化而产生较大的影响。

氢键的形成

溶解度:高中化学所说的——相似相溶就是一个很好的体现,在水,NH3等极性溶剂当中,由于溶质分子和溶剂分子之间形成氢键,溶质的溶解度增大,酒精和NH3在水中溶解度极大的原因,酒精甚至可以和水以任意比例互溶。由于这个原因,生物细胞生存的必要能量物质——葡萄糖才能在生物血液当中运输,为生物提供足够的能量。

粘度:分子之间具有氢键的液体,一般粘度较大,表面张力较大。如甘油(丙三醇)由于分子之间可以形成众多的氢键,形成粘稠状液体。

密度:这一点尤为重要。因为海洋当中如果冰的密度大于水的密度,那么形成的冰就会沉入海底,由于海底温度较低,更加难以融化,如此往复循环,最终肯定会使海洋当中的生物失去生存空间。那么为什么冰的密度比水小,可以漂浮在水面上呢?这是因为水分子之间形成氢键,可以发生缔合现象,形成一些(H2O)n的复杂分子,进而增大了水的密度。此外,水分子在形成固体冰晶的时候,由于氢键的原因,一个O原子周围除了两个形成派键的氢原子,还有两个形成氢键的氢原子,如此形成的立体结构,极大地增加了晶体内部的空隙,使得冰的密度降低。如此,水的密度大于冰,形成了还要生物生存的必要空间。

水分子结构

水是万物之源,也是我们生活的基础,节约用水,也是人类的职责所在。

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