science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe is een watermolecuul als een magneet?

Als je een watermolecuul (H 2O) van dichtbij kon zien, zou het een beetje lijken op een ronde kop met twee oren gepositioneerd op de 10 en 2 o 'klokposities. Denk aan Mickey Mouse. De "oren" zijn de twee waterstofionen, terwijl de "kop" het zuurstofion is. Omdat de waterstofionen een positieve lading dragen en het zuurstofion een negatieve ion, geeft deze opstelling het molecuul een net-polariteit, ongeveer zoals een magneet. kenmerk van het watermolecuul geeft water vier eigenschappen die het onmisbaar maken voor het leven.Het heeft cohesie en een relatief hoog kookpunt, het is minder dicht in de vaste toestand dan de vloeibare toestand, en het is een uitzonderlijk goed oplosmiddel.

Magnetic Attraction

De structuur van het watermolecuul is een vervormde tetraëder De waterstofionen vormen een 104,5 graden hoek met het zuurstofmolecuul, het resultaat is dat, terwijl het molecuul elektrisch neutraal is, het heeft polen, net zoals magneten doen. De negatieve kant van één molecuul wordt aangetrokken door de positieve kant van degenen eromheen. Deze attractie staat bekend als waterstofbinding, en hoewel het niet sterk genoeg is om de covalente bindingen te doorbreken die de moleculen bij elkaar houden , het is sterk genoeg om afwijkend gedrag te produceren dat water van andere vloeistoffen onderscheidt.

Vier afwijkende eigenschappen

Koks vertrouwen op de polariteit van water wanneer ze een magnetron gebruiken. Omdat de moleculen als magneten zijn, reageren ze op hoogfrequente straling door te trillen, en de energie van deze trillingen produceert de hitte om het voedsel te koken. Dit is een voorbeeld van het belang van de polariteit van H 2O, maar er zijn belangrijker.

Cohesie: vanwege de magnetische aantrekkingskracht die watermoleculen op elkaar uitoefenen, heeft vloeibaar water de neiging om te "plakken". samen." Je kunt dit zien wanneer twee waterparels elkaar naderen op een vlak, glad oppervlak. Wanneer ze dichtbij genoeg komen, worden ze op magische wijze samengevoegd tot een enkele druppel. Deze eigenschap, cohesie genaamd, geeft wateroppervlaktespanning die insecten met grote voeten benutten om op het oppervlak te kunnen lopen. Het laat wortels toe om water te zuigen in een continue stroom en zorgt ervoor dat water dat door kleine capillairen stroomt, zoals aderen, niet uit elkaar komt.

Hoog kookpunt: Het kookpunt van water is niet hoog in vergelijking met sommige vloeistoffen, zoals glycerine of olijfolie, maar het moet lager zijn dan het is. Verbindingen gevormd uit elementen in dezelfde groep als zuurstof in het periodiek systeem, zoals waterstofselenium (H 2Se) en waterstofsulfide (H 2S), hebben kookpunten die 40 tot 60 graden Celsius onder nul zijn. Het hoge kookpunt van water is volledig te danken aan de extra energie die nodig is om de waterstofbruggen te verbreken. Zonder de magnetische aantrekking die watermoleculen op elkaar uitoefenen, zou water verdampen met ongeveer -60 ° C, en zou er geen vloeibaar water en geen leven op aarde zijn.

IJs is minder dicht dan water: de extra cohesie door waterstofbinding comprimeert water samen in de vloeibare toestand. Wanneer water bevriest, creëert elektrostatische aantrekking /afstoting een roosterstructuur die ruimer is. Water is de enige verbinding die minder vast is in de vaste toestand, en deze anomalie betekent dat ijs drijft. Als dat niet het geval was, zou elk marien ecosysteem sterven wanneer het weer koud genoeg was om water te bevriezen.

Water is een universeel oplosmiddel: vanwege zijn sterke waterstofbrug lost water meer stoffen op dan andere vloeistoffen. Dit is belangrijk voor levende wezens die voeding onttrekken aan voedingsstoffen die in water zijn opgelost. De meeste levende wezens vertrouwen ook op elektrolyten, wat wateroplossingen zijn die ionische opgeloste stoffen bevatten, voor de overdracht van bio-elektrische signalen.