水分子氫健對生物的重要性

水,作為生命之源,是每個生物個體所不可或缺的物質。曾有人做實驗,驗證一個人不喝水的情況下,可以活4-7天,可以喝水不能吃飯的情況下,甚至可以活十幾天,可見水對於生命的重要性。

水分子氫健對生物的重要性

三位立體水分子圖

氫鍵,作為N(氮),O(氧),F(氟)三元素的特色之一,其中特別是O,對於生命具有重要意義。氫鍵的作用原理主要來源於兩個方面:第一、由於O原子核相對H原子核的吸引電子能力強的多,導致電子雲偏向O原子一方,分子內H原子一方呈電正性,O原子一方呈電負性;第二、除了色散力,這種分子內的電子雲偏移,又會通過取向力加強其它附近水分子的電子雲偏移,導致分子間作用力進一步加強。而這種分子間作用力的加強,使得水分子的存在形態,不僅僅是簡單的H2O了,進而對它的一系列性質造成形象。

水分子氫健對生物的重要性

熔沸點:水分子在融化和汽化的過程當中,除了要克服純粹的分子間作用力之外,還需要額外的能量,來破壞分子之間形成的氫鍵,所以水比同族其它元素的氫化物熔沸點更高。同理對於分子內氧原子形成的氫鍵,熔沸點反而會降低,因為物質的熔沸點與分子間作用力有關,若分子內形成氫鍵,那麼分子間的作用力就會被相應的削弱,這在一些大分子有機物當中表現的尤為明顯。如此在生物體當中,誰能夠作為一種溶液載體,運送生物所需的各種物質,而不會因為環境溫度的變化而產生較大的影響。

水分子氫健對生物的重要性

氫鍵的形成

溶解度:高中化學所說的——相似相溶就是一個很好的體現,在水,NH3等極性溶劑當中,由於溶質分子和溶劑分子之間形成氫鍵,溶質的溶解度增大,酒精和NH3在水中溶解度極大的原因,酒精甚至可以和水以任意比例互溶。由於這個原因,生物細胞生存的必要能量物質——葡萄糖才能在生物血液當中運輸,為生物提供足夠的能量。

粘度:分子之間具有氫鍵的液體,一般粘度較大,表面張力較大。如甘油(丙三醇)由於分子之間可以形成眾多的氫鍵,形成粘稠狀液體。

密度:這一點尤為重要。因為海洋當中如果冰的密度大於水的密度,那麼形成的冰就會沉入海底,由於海底溫度較低,更加難以融化,如此往復循環,最終肯定會使海洋當中的生物失去生存空間。那麼為什麼冰的密度比水小,可以漂浮在水面上呢?這是因為水分子之間形成氫鍵,可以發生締合現象,形成一些(H2O)n的複雜分子,進而增大了水的密度。此外,水分子在形成固體冰晶的時候,由於氫鍵的原因,一個O原子周圍除了兩個形成派鍵的氫原子,還有兩個形成氫鍵的氫原子,如此形成的立體結構,極大地增加了晶體內部的空隙,使得冰的密度降低。如此,水的密度大於冰,形成了還要生物生存的必要空間。

水分子氫健對生物的重要性

水分子結構

水是萬物之源,也是我們生活的基礎,節約用水,也是人類的職責所在。


分享到:


相關文章: