Hlavní obsah
Obecná chemie
Kurz: Obecná chemie > Kapitola 5
Lekce 1: Interakce mezi molekulamiVodíkové vazby ve vodě
Struktura molekul vody a způsob jejich interakce při vytváření vodíkových vazeb.
Vlastnosti vody - úvod
Víš, že jsi vlastně takový mluvící, chodící a učící se sáček vody? No dobře, to asi není úplně přesné, ale není to tak úplně daleko od pravdy, protože lidské tělo je ze 60 až 70 % složeno z vody. A netýká se to jen lidí - většina zvířat i maličkých bakterií je tvořena především vodou. Voda je pro existenci života tak, jak ho známe, naprosto klíčová! Asi to zní trochu přehnaně, je to ale pravda! A navíc je díky takovým zjištěním život tak fascinující! Většina chemických dějů uvnitř organismů - většina metabolických procesů - probíhá v takovém vodnatém „cosi“ uvnitř buněk, kterému se odborně říká cytosol (vnitrobuněčná tekutina).
Nejenže se voda naprosto běžně vyskytuje v tělech organismů, zároveň má také mnoho zvláštních chemických vlastností, díky kterým je skvělá právě pro uchování života. Tyto vlastnosti jsou pro biologii důležité, a to na různých úrovních - od buněk, přes organismy, až k ekosystémům. O těchto zázračných vlastnostech vody se můžeš dočíst víc v následujících článcích:
- Voda jako výborné rozpouštědlo: Pojď si přečíst o tom, jak a proč je voda skvělým rozpouštědlem pro mnoho polárních a nabitých molekul.
- Koheze a adheze vody: Voda se drží u sebe (koheze) a také u jiných molekul (adheze).
- Tepelná kapacita, měrné skupenské teplo varu, hustota vody: Voda má výjimečnou tepelnou kapacitu a měrné skupenské teplo a led (voda v pevném skupenství) má menší hustotu než voda ve skupenství kapalném.
Všechny tyto unikátní vlastnosti má voda díky polaritě svých molekul a díky jejich schopnosti utvářet vodíkové vazby s vlastními a s ostatními molekulami. Níže se podíváme na to, jak tyto vodíkové vazby fungují.
Polarita molekul vody
Klíčem k porozumění chemickému chování vody je její struktura na úrovni molekul. Molekula vody se skládá ze dvou atomů vodíku a ty jsou dvěma vazbami navázány na jeden atom kyslíku. Tyto dvě vazby svírají úhel, mluvíme o lomeném tvaru molekuly. Je to tím, že atom kyslíku, kromě toho, že utváří vazby s atomy vodíku, také nese dva volné elektronové páry. A všechny elektronové páry se navzájem odpuzují.
Nejstabilnější je taková struktura, kdy jsou tyto elektronové páry od sebe co nejvzdálenější, tedy když směřují každý do jednoho vrcholu pomyslného pravidelného čtyřstěnu a tedy do dvou vrcholů míří i dvě vazby . Dva volné elektronové páry působí trochu větší odpudivou silou a tak úhel mezi tedy bude o něco méně než 109°, jak by tomu bylo u pravidelného čtyřstěnu. Je to zhruba 104,5 °.
Kyslík je mnohem více elektronegativní než vodík — vazebné elektrony tráví více času poblíž kyslíku — atom si hodně přitahuje elektrony k sobě, pryč od atomů . Díky tomu je na atomu kyslíku částečný záporný náboj, zatímco na straně, kde jsou vodíky má částečný kladný náboj. Vodu proto řadíme mezi polární molekuly, protože má polární kovalentní vazby a lomený tvar.
Vodíkové vazby u molekul vody
Molekuly vody se díky své polaritě výrazně přitahují. Kladný konec - atom vodíku - se spojí se záporným - atomem kyslíku.
Tyto vazby jsou příkladem vodíkových vazeb, slabých interakcí, ke kterým dochází mezi vodíkem s částečným kladným nábojem a více elektronegativním atomem, například kyslíkem.
Atomy vodíku zapojené do vodíkové vazby musí být připojeny k elektronegativním atomům, tedy například k , nebo .
Molekuly vody jsou také přitahovány k polárním molekulám a k iontům. Nabité či polární látce, která se přitahuje s vodou a rozpouští se v ní, se říká hydrofilní: hydro znamená "voda" a filní znamená "milující". Naopak nepolární molekuly jako tuky a oleje s vodou neinteragují tak dobře jako mezi sebou. Oddělují se od ní, místo aby se v ní rozpouštěly, a říkáme jim hydrofobní: fobní znamená, že mají "strach". Možná sis všiml/a, když sis připravoval/a dressing na salát, že si olej a ocet tak úplně nerozumí. Ocet je vlastně voda s trochou kyseliny.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.