Основы статической и динамической биохимии. Отсутствует
между атомами водорода и кислорода.
Полярные молекулы отличаются неравномерным расположением зарядов положительного и отрицательного электричества. В результате этого в молекуле возникают два полюса, т. е. она представляет из себя диполь (условно + – ). В молекуле воды избыточный положительный заряд сосредоточен на водороде, а отрицательный – на кислороде. В пространстве молекула воды изогнута и угол между водород – кислородными связями составляет 104,28 (рис. 2). В этом положении молекула обладает большой устойчивостью.
Рис. 2. Строение молекулы воды
Простейшая формула воды Н2О, но исследования ее молекулярного веса указывают на то, что в жидком состоянии диполи воды находятся в ассоциированном состоянии, т. к. между атомами водорода и кислорода образуются водородные связи. Схематично это можно изобразить следующим образом:
Исходя из этого формула воды должна выглядеть как (Н2О)n, где n = 2, 3, 4, 5. Вода хорошо растворяет вещества с ионными (соли) и ковалентно-полярными связями в молекулах (кислоты, основания), а также такие полярные соединения, как простые сахара, низкомолекулярные спирты, альдегиды, кетоны. Неполярные вещества в воде не растворяются. В процессе растворения сильно полярные молекулы воды быстро ориентируются в электрическом поле молекул растворяемых веществ, в результате чего периферийные молекулы или ионы притягиваются к диполям воды, а связи внутри молекул или кристаллов постепенно ослабевают и разрываются. В раствор поступают связанные с диполями воды (гидратированные) ионы или молекулы. Например, гидратированный ион калия можно записать:
Процесс растворения веществ в воде сопровождается тепловым эффектом и представляет собой физико-химический процесс, при котором молекулы воды и растворяемых веществ взаимодействуют друг с другом.
В результате распределения частиц различных веществ в воде возникают водно-дисперсные системы, т. е. системы, в которых одно или несколько веществ раздроблены и равномерно распределены в другом. Раздробленное вещество называется дисперсной фазой, а среда, в которой оно распределено, дисперсионной средой. В нашем организме последняя представлена водой.
В основу классификации водно-дисперсных систем положен размер частиц дисперсной фазы. В связи с этим различают следующие их формы:
1. Истинные растворы имеют размер частиц менее 10-7см,что позволяет проходить им через все фильтры и не быть видимыми даже в ультрамикроскоп. Представлены эти частицы либо ионами (ионные растворы), либо молекулами низкомолекулярных углеводов, спиртов альдегидов, кетонов, органических кислот (молекулярные растворы). Истинные растворы устойчивы и однородны, в них нет границы раздела между растворенным веществом и растворителем.
Примеры: водные растворы поваренной соли, едкого натра, соляной кислоты, глюкозы, этилового спирта.
2. Коллоидные