О воде
Природа происхождения воды определяет ее полезность и влияние на организм человека
Интересные фото из жизни пива и воды

Молекула воды. От элементарного к простому

Н2О  — формула известная всем вне зависимости от качества и количества полученного образования. Это то немногое из школьного курса химии, чудом зацепившееся в нашей памяти. И не потому, что вода, ее строение и свойства элементарны (как правило, мы их просто не знаем), а потому, что окружающее нас повсюду и в большом количестве, интуитивно воспринимается чем-то обыденным и простым. Легко запоминающаяся формула довершает дело, и представление о воде как о чем-то элементарном становится нормой.

На самом деле — это тот случай, когда мы имеем дело с элементарно великим, глобальным и даже планетарным явлением — ВОДОЙ.

Попытаемся в какой-то мере расширить горизонты наших познаний об элементарно-глобально-великом.

Уникальные свойства воды есть следствие специфики ее молекулярного строения.

«Состоящая из одного атома кислорода и двух атомов водорода», — вот о чем говорит ее химическая формула.

На этом обыденная элементарность представления заканчивается, и необходимо вспомнить, что любой атом состоит из положительно заряженного ядра (очень маленького по сравнению с размерами самого атома и очень плотного, настолько, что практически вся масса атома сосредоточена именно в нем) и отрицательно заряженных электронов, вращающихся по определенным орбитам вокруг него.

Положительный заряд ядра компенсируется суммарным электронным зарядом, и поэтому атом в целом электрически нейтрален.

Электроны, по сути, это облака отрицательно заряженной энергетической плотности, распределенной  в пространстве относительно центра (ядра атома).

Электронные облака имеют определенную форму и находятся на разных, но дискретных орбитах, отличающихся энергетическими уровнями. Электронные облака, занимающие внешние орбиты, имеют более высокий энергетический уровень.

Образование молекул происходит за счет спаривания электронов внешних слоев соседних атомов. При этом часть электронов  внешнего слоя становится общими (принадлежащими обоим атомам), чем достигается их энергетическая стабильность и обуславливает появление силы, удерживающей атомы друг около друга. Возникает химическая связь.

Число общих электронных пар определяет прочность молекулы (силу связи).

Чем больше спаренных электронов (пар) — тем прочнее связь.

В общем-то, как у людей, чем больше совместного имущества, тем прочнее узы брака.

Атом водорода обладает единственным электроном в виде сферической  плотности (S-электрон).

Атом кислорода сложнее.



Он двухслоен, и его электронная оболочка состоит из восьми электронов, из которых шесть находятся на внешнем слое.

Внешний слой образован электронами с разной формой электронных облаков. 2 электрона со сферической формой электронного облака (S-электроны) (они изначально уже спарены) и 4 электрона в форме объемных восьмерок. Это P-электроны, располагающиеся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, из которых спарены только два. Оставшиеся два P–электрона абсолютно свободны и готовы к спариванию с электронами других атомов, т.е. к образованию химической связи.

Именно эти свободные P-электроны кислорода могут спариваться с двумя  S–электронами водорода (по одному от каждого атома) с образованием молекулы воды. Теоретически это должно выглядеть следующим образом.



Однако, изучение валентного угла (угол между осями электронов, по которым произошло образование химической связи) показало, что он не 90 градусов, как предполагалось, а 104,5.

Вот, подумаешь угол какой-то, но какие последствия... Все оказалось забавней и сложней, — как в жизни!

Чтобы спаривание произошло, атом кислорода необходимо возбудить, сообщив ему порцию энергии, да так, что его внешние Sи P- электроны взбудоражатся и приобретут новое энергетическое состояние и форму, напоминающую асимметричную объемную восьмерку — этакое смешанное (гибридное) состояние между S и P формой.



И только после этого два из них способны спариваться с S-электронами водорода, и молекула приобретет стабильную энергетическую и пространственную структуру напоминающую тетраэдр. При этом атом кислорода оттягивает электронную плотность в свою сторону, тем самым как бы обнажая атомы водорода, и поэтому на них появляются некомпенсированные частичные положительные заряды, а сам атом кислорода приобретает некомпенсированный отрицательный заряд. Молекула воды становится не только угловатой, но и полярной, что будет иметь колоссальнейшее значение.

© 2008— 2017, ОАО Русская пивоваренная компания «Хмелёфф»
Создание и поддержка сайта Веб-студия PBC
Алкоголь противопоказан детям и подросткам до 18 лет, беременным и кормящим женщинам, лицам с заболеваниями центральной нервной системы, почек и других органов пищеварения. Алкоголь противопоказан лицам старшего и пожилого возраста, лицам страдающим бессоницей, лицам больным гипертонической болезнью, лицам с нарушением сердечной деятельности, лицам с повышенной нервной возбудимостью, а так же водителям при управлении транспортными средствами.
Употребление алкогольной продукции вредит Вашему здоровью