Cấu trúc Nước và Liên kết Hydro
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| polar molecule/ˈpəʊlə ˈmɒlɪkjuːl/ | phân tử phân cực |
| electronegativity/ɪˌlektrəʊŋɡəˈtɪvɪti/ | điện âm |
| partial charge/ˈpɑːʃl tʃɑːdʒ/ | điện tích một phần |
| hydrogen bond/ˈhaɪdrədʒn bɒnd/ | liên kết hydro |
| cohesion/kəʊˈhiːʒn/ | lực liên kết |
| surface tension/ˈsɜːfɪs ˈtenʃn/ | sức căng bề mặt |
| adhesion/ədˈhiːʒn/ | lực dính |
| specific heat/spəˈsɪfɪk hiːt/ | nhiệt dung riêng |
| solvent/ˈsɒlvənt/ | dung môi |
Chất lỏng thông thường kỳ lạ nhất
- Sự sống bắt nguồn từ nước, và tế bào của bạn chứa khoảng 70% nước.
- Nước làm được những điều mà hầu hết các phân tử nhỏ không thể: nó leo lên cây, tạo thành giọt trên lá và chống lại sự thay đổi nhiệt độ đột ngột.
- Tất cả những "siêu năng lực" này đều đến từ một đặc điểm cấu trúc của phân tử nước.
- Đặc điểm đó là hình dạng và cách nó chia sẻ electron.
Khoảng bao nhiêu phần trăm tế bào điển hình là nước?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Tế bào chứa khoảng 70% nước — nước là môi trường nơi hóa học của sự sống diễn ra.
Nước là phân tử phân cực
- Nước là $\text{H}_2\text{O}$: một nguyên tử oxy liên kết với hai nguyên tử hydro theo hình dạng cong.
- Oxy có lực hút electron mạnh hơn — hay nói cách khác là có điện âm tính cao hơn — so với hydro.
- Do đó, cặp electron chia sẻ sẽ nằm gần phía oxy hơn.
- Điều này tạo cho oxy một điện tích phân cực nhỏ mang âm và mỗi nguyên tử hydro một điện tích phân cực nhỏ mang dương.
- Một phân tử có sự phân tách điện tích như thế này được gọi là phân tử phân cực.
Tại sao một phân tử nước lại phân cực?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Oxygen có điện âm tính cao hơn, nên các electron nằm gần nó hơn — mang lại cho oxygen một điện tích âm một phần và cho các hydro một điện tích dương một phần.
Điện tích trái dấu hút nhau: liên kết hydro
- Nguyên tử H mang điện dương của một phân tử nước bị hút về phía nguyên tử O mang điện âm của phân tử nước khác.
- Lực hút yếu này được gọi là liên kết hydro.
- Mỗi phân tử nước có thể tạo liên kết hydro với nhiều phân tử lân cận cùng lúc.
Tự dính lẫn nhau và dính vào bề mặt khác
- Lực liên kết (Cohesion) là nước dính vào chính nó — liên kết hydro giữ các phân tử lại với nhau.
- Lực liên kết tạo ra sức căng bề mặt, cho phép côn trùng đi lại trên mặt hồ.
- Lực bám dính (Adhesion) là nước dính vào các bề mặt khác.
- Kết hợp lại, lực liên kết và lực bám dính kéo nước đi lên các ống hẹp (hiện tượng mao dẫn), giúp nước dâng cao trong thân cây.
Nước dính vào chính nó được gọi là ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Cohesion (lực kết dính) là các phân tử nước bám lấy nhau qua liên kết hydro; dính vào bề mặt khác là lực dính (adhesion).
Mỗi liên kết hydro đơn lẻ đều yếu — yếu hơn nhiều so với các liên kết bên trong phân tử. Sức mạnh của nước đến từ việc có số lượng liên kết khổng lồ, liên tục bị phá vỡ và tái tạo.
Một liên kết hydro đơn lẻ mạnh hơn liên kết giữ O và H bên trong một phân tử nước.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Một liên kết hydro đơn lẻ yếu. Nước mạnh mẽ vì có một số lượng khổng lồ các liên kết như vậy.
Chọn tất cả các tính chất của nước đến từ liên kết hydro.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Lực kết dính, nhiệt dung riêng cao và hành vi dung môi đều đến từ liên kết hydro. Việc được tạo bởi H và O chỉ là thành phần cấu tạo.
Nước kháng cự sự thay đổi nhiệt độ
- Nước có nhiệt dung riêng cao: cần rất nhiều năng lượng để làm nóng nó.
- Năng lượng trước tiên dùng để phá vỡ liên kết hydro, chứ không phải để tăng nhiệt độ.
- Điều này giúp đệm ổn định tế bào và đại dương trước những biến động nhiệt độ đột ngột.
- Nước cũng là dung môi tuyệt vời — các phân tử phân cực của nó bao quanh và hòa tan các chất phân cực và mang điện tích khác.
Liệu nó có tan trong nước không?
Phân loại các chất xem nước — một dung môi phân cực — có thể hòa tan chúng hay không.
Tại sao đổ mồ hôi lại giúp làm mát cơ thể?
- Để bay hơi, các phân tử nước phải phá vỡ liên kết hydro của chúng — điều này đòi hỏi năng lượng.
- Chúng lấy năng lượng đó (dưới dạng nhiệt) từ da của bạn.
- Vì vậy, khi mồ hôi bay hơi, nó mang theo nhiệt ra ngoài và cơ thể bạn mát hơn.
Mồ hôi làm mát cơ thể vì khi bay hơi nước...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Sự bay hơi phải phá vỡ liên kết hydro, điều này cần năng lượng. Năng lượng đó được lấy dưới dạng nhiệt từ da, giúp làm mát cơ thể.
Nước là một phân tử phân cực, do đó các phân tử nước tạo thành liên kết hydro. Những liên kết này giải thích cho tính kết dính, tính bám dính, sức căng bề mặt, nhiệt dung riêng cao và khả năng hòa tan mạnh của nước — những tính chất giúp sự sống có thể tồn tại.