Молекула воды

Вода, или оксид водорода Н2О, имеет молекулярную массу 18,016. На водород приходится 11,19% массы, на кислород — 88,81%.

В природе встречаются три изотопа водорода: 1Н — протий, 2Н — дейтерий и 3Н — тритий и три изотопа кислорода 16O, 17О и 18O, образующих 9 устойчивых изотопных модификаций молекул воды. В природной воде на долю 1Н216O по массе приходится 99,73%. на долю 1Н218O - 0,2%, на 1Н217O — 0,04% и на 1Н2Н16O — около 0,03%; остальные пять разновидностей содержатся в ничтожных количествах. Помня о многообразии состава воды, мы тем не менее пользуемся привычной формулой 1Н216О, так как она является символом основного компонента.

В молекуле воды ядра водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два мелких ядра водорода, в вершине — более крупное ядро кислорода. Валентный угол у центрального атома кислорода, образованный связями Н—О—Н, составляет 104o27'.

Строение молекулы воды. Угол между валентными связями О - Н

Структура электронного облака молекулы схематично показана:

Строение молекулы воды. Структура электронного облака

Две внешние пары электронов, образующих связи О—Н, смещены кг атому кислорода, поэтому вблизи ядер атомов водорода создается избыток положительного заряда. Две неподеленные пары электронов также смещены относительно ядра атома кислорода, и их отрицательные заряды остаются частично не скомпенсированными. Условно можно представить, что лепестки электронного облака направлены к вершинам частично искаженного тетраэдра, что иллюстрируется:

Строение молекулы воды. Расположение зарядов/> </center>

<p> Асимметричность распределения электрических зарядов обусловливает ярко выраженные полярные свойства молекулы воды, которая представляет собой диполь с очень высоким электрическим моментом. </p> 

<p> Измерения молекулярной массы жидкой воды показали, что она выше молекулярной массы воды в парообразном состоянии; это свидетельствует об ассоциации молекул — объединении их в сложные агрегаты. Вследствие тетраэдрической направленности электронного облака каждая молекула воды может образовать четыре водородные связи, которые обусловливают ассоциацию молекул воды и способствуют возникновению ее упорядоченной внутренней структуры. </p> 

<p> Водородные связи непрочны, легко разрушаются и образуются даже при обычных тепловых движениях молекул. Полностью все четыре водородные связи реализуются при замерзании воды. В твердом состоянии каждая молекула тетраэдрически окружена четырьмя другими — тремя из того же слоя и одной их соседнего слоя молекул.  
Схема взаимодействия молекул воды в структуре льда показана:  </p> 

<center> <img src=

1 - кислород; 2 - водород; 3 - химические связи; 4 - водородные связи

Структура льда является наиболее упорядоченной и наименее плотной. Ее особенность заключается в наличии пустот, размеры которых превышают размеры молекул.

www.ovode.net 2011