Водата е едно от най-странните познати вещества. Това е малка и проста молекула, но след привидната си простота тя представлява изненадваща сложност, която я прави особено полезна за живота.

вода много

Водните молекули са здраво свързани помежду си. Парадоксален аспект е, че водата е течност, въпреки че нейните молекули са средно силно обединени. Това явление се дължи на преходния характер на водородните мостове, които непрекъснато се образуват и разрушават и позволяват подвижността на водните молекули. Водната молекула може да се свърже с максимум 4 други молекули чрез водородни мостове, действайки в две от тях като донор, а в други две като акцептор:

Кубичен леден модел

Можете да видите много добре 4-те водородни моста, които образуват централната молекула на водата.

В лед тези водородни мостове са повече или по-малко стабилни *, докато в течна вода те са преходни по природа, за които се смята, че имат полуживот от порядъка на пикосекундите. В обобщение можем да разглеждаме течната вода като „безкрайна“ мрежа от водородни мостове при непрекъснато създаване и разрушаване. От друга страна, има доказателства, че водните молекули свързват образуващи се групировки - „клъстери“ - на относително дълголетни молекули, в които молекулите поддържат доста стабилна мрежа от водородни мостове като цяло.

Вода в течно състояние

Водата може да се раздели с много малка вероятност. В допълнение, новообразуваните йони, когато водата се дисоциира, са склонни да привличат и рекомбинират бързо. Следователно концентрацията му в чиста вода е много ниска, 1x10 -7 M (сравнете концентрацията на недисоциирана вода, 55.5 M).

Трябва да се има предвид, че не се откриват "голи" H + йони, тоест протони, въпреки факта, че тази номенклатура се използва често. Това, което съществуват, са хидрониеви йони H3O +, които от своя страна са хидратирани. Същото се случва и с HO - анионите, които са силно свързани с водните молекули.

Колко йони H3O + има в сферична бактерия с диаметър 2 µm, ако се приеме, че вътрешността й е при pH 7,0? . За да знаете отговора, щракнете тук.

Транспорт на "протони" през вода.

Съществуването на резонанс във водородната връзка прави подвижността на йона H3O + във вода много по-голяма от тази на който и да е друг йон, тъй като зарядът може да се прехвърля на голямо разстояние и бързо, вместо да се движи йонът като такъв:

Това явление създава интересен проблем за транспортиращите вода протеини в мембраните или квадорините: те трябва да позволят преминаването на водни молекули БЕЗ водородни йони, преминаващи едновременно, тъй като в този случай мембранният потенциал ще се разсее. Те правят това, като отделят и принуждават водните молекули да се въртят, образувайки специфичен водороден мост, като по този начин прекъсват мрежата от водородни мостове, които ги обединяват и позволяват бързото преминаване на водородните йони. Освен това положително зареденият остатък в канала действа като бариера за движението на катиони.

* Водородните мостове в лед не са напълно стабилни, въпреки че техният полуживот е по-дълъг, отколкото в течна вода.