Vodíkové můstky (vodíkové vazby) aneb proč je voda kapalinou

Anaphe25.02.2010 16:24 Nahlásit
Zdravím. Mohl by mi někdo vysvětlit, proč je voda za normálních podmínek kapalinou? Jakou roli v tom hrají vodíkové můstky a co to vlastně je? Děkuju za odpověď.

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

skarlettka25.02.2010 17:37 Nahlásit
Vodíkové vazby vznikají mezi atomem vodíku a nevazebným elektronovým párem silně elektronegativního atomu. Vznik vodíkové vazby je možný pouze u velmi elektronegativních prvků, jako jsou fluor, kyslík a dusík. Jedině tyto tři prvky jsou schopné v dostatečné míře odčerpat elektronovou hustotu od atomu vodíku.
Vodíková vazba způsobuje zvětšení mezimolekulárních přitažlivých sil, což silně ovlivní fyzikálně-chemické vlastnosti systému (teplotu varu a tání, hustotu, viskozitu, (všechny se zvyšují) atd.). Díky vodíkové vazbě má voda teplotu varu 100 °C. Molekuly se totiž váží mezi sebou a nemají snahu se odpařovat. Teprve při 100oC se vodíkové vazby trhají a molekuly vody se uvolní ve formě plynu.
Anonym18777325.02.2010 18:29 Nahlásit
V molekule vody má kyslík výrazně vyšší afinitu k elektronům. Se dvěma vodíky sdílí dva elektronové páry. Díky vyšší elektronegativitě jsou tyto dva páry "posunuty" směrem ke kyslíku. Elektrony jsou tedy v molekule vody rozloženy nerovnoměrně - na kyslíku je větší hustota elektronů, než odpovídá náboji jádra jeho atomu, na obou vodících je tomu naopak, převažuje tam kladný náboj. Celkově neutrální molekula má tak zvaný "parciální" (=částečný) záporný náboj na kyslíku a parciální kladný náboj na vodíku. O takové molekule říkáme, že je polární. Situace na atomu kyslíku je ještě zvýrazněna tím, že atom kyslíku má ve valenční sféře dva volné elektronové páry. Tvar jejich orbitalů se vytvořením vazeb z vodíky a zvýšením hustoty náboje změní vytvoří se laloky "čnící" do prostoru na opačnou stranu, než na které jsou vodíky. Když se k takovému laloku přiblíží vodík, je svým parciálním kladným nábojem k němu přitažen a vytvoří se jakási obdoba, i když daleko slabší, kovalentní vazby. Takové vazbě se říká vazba vodíkovým můstkem. Podobným způsobem jsou na molerkulu vody vázány třeba ionty H+, takže se ve vodných roztocích vyskytují jako iont H3O+. Vazba vodíkovým můstkem výrazným způsobem zvyšuje mezimolekulární síly, a může se vatvořit u dlouhých molekul, třeba bílkovin, i mezi částmi téže molekuly a podstatně tak ovlivnit její tvar - původně vláknovitá molekula se "sbalí" do klubíčka.
Mezimolekulární síly podsatně ovlivňují fyzikální vlastnosti látky. Tady bychom si měli říct, že jak víme, molekuly se stále pohybují. Mírou průměrné kinetické energie je teplota. A z fyziky víme, že těžší těleso má při stejné kinetické energii menší rychlost. Těžší molekuly se tedy pohybují pomaleji. Nejméně na sebe působí molekuly plynu, u řady plynů můžeme s přijatelnou přesností vzájemné působení molekul zanedbat. U kapalin jsou mezimolekulární síly dost velké na to, aby se molekula mohla uvnitř objemu kapaliny volně pohybovat, ale nemohla objem kapaliny opustit. Uvnitř objemu na molekulu působí ostatní molekuly ze všech stran a síly se vzájemně vyruší, na hladině ovšem působí molekuly kapaliny na molekulu na hladině jez z jednoho směru, proto většina molekul nemůže objem opustit. Všechny molekuly ovšem nemají stejnou rychlost, už díky neustálým srážkám. Proto se v kapalině vždycky vyskytnou molekuly, které mají dostatečnou energii na to, aby kapalinu opustily - kapalina se odpařuje. Průměrná rychlost zbylých molekul ale bude nižší, když ty nejrychlejší utečou. Tedy kapalina se při odpařování ochladí.
Polarita molekul a vodíkové můstky zvlášť významnou měrou přispívají ke zvýšení mezimolekulárních sil. Tvoří se větší skupiny molekul - klastry.
Voda je mimořádná svou vysokou polaritou, ale není jedinou polární sloučeninou. Polární je řada látek, na příklad alkohol, amoniak, fluorovodík, některé halogenderiváty uhlovodíků.
Anonym18777325.02.2010 18:32 Nahlásit
Omlouvám se Skarletce. Psal jsem to dost dlouho, když jsem začal, její příspěvek tu ještě nebyl. Jinak bych se do toho nepouštěl.
skarlettka25.02.2010 18:45 Nahlásit
mně se to taky stává. to má člověk z toho, že moc pracuje.
Anaphe26.02.2010 20:38 Nahlásit
Děkuju moc, oběma :) Asi tu budu s chemií otravovat často :D
Přidat komentář do diskuze ▾