Диполь — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Ассоциация диполей воды.  [1]

Диполи воды имеют угловую форму, так как ядра атомов в них образуют равнобедренный треугольник. В основании его расположены два протона, а в вершине — ядро атома кислорода. При этом в молекуле воды две s / Я-гибридные орбитали атома кислорода образуют две ко-валентные связи О — Н ( длина которых около 0 1 нм) и остаются еще две неподеленные пары электронов.  [2]

Диполи воды соединены с гидрофильными группами белков водородными связями. Учитывая явления гидратации, можно объяснить рассмотренный нами процесс высаливания белков из растворов. При прибавлении к раствору белка высоких концентраций солей или таких органических растворителей, как спирт или ацетон, возникает конкуренция за молекулы воды между солью или спиртом, с одной стороны, и молекулами белка — с другой.

При определенных концентрациях ионы солей, молекулы спирта или ацетона связывают такое большое количество молекул воды, что несвязанной воды недостаточно для растворения белка, и он выпадает в осадок.  [3]

Диполи воды своими отрицательно заряженными концами притягиваются к положительным ионам металлов или водорода. Чем меньше заряд и больше размер ионов, тем быстрее и легче они отрываются диполями воды от поверхности элементарных кристаллов. Связь между листочками в пачках нарушается, и глина распускается в воде.  [4]

Полярографические максимумы.  [5]

Диполи воды, поляризуясь, образуют оболочку вокруг капли ртути, которая мешает адсорбироваться на поверхности капли новым ионам деполяризатора и предельный ток будет поддерживаться только диффузией деполяризатора через водную оболочку.  [6]

Если диполи воды ориентированы в поверхностном слое кристаллической решетки цементных минералов, то расстояния между поверхностными ионами практически не изменяются.  [7]

Схема гидратации полярного электролита.  [8]

Постепенно диполи воды проникают между ионами Na и С1 — в твердой фазе, отрывая их от кристалла.  [9]

При этом диполи воды Б поверхностном слое ориентированы таким образом, что кислород обращен в сторону газовой фазы, а водород — в сторону соли.  [10]

Растворение кристалла поваренной соли в воде, сопровождающееся распадом на ионы.  [11]

Окружающие кристаллик диполи воды сразу же ориентируются так, что их отрицательные полюса подходят к положительным ионам натрия, а положительные полюса — ближе к отрицательным ионам хлора. Таким образом, вокруг каждого иона поверхностного уровня кристалла образуется оболочка из молекул полярного растворителя — воды. Этот процесс называется сольватацией ( отлат.

Если растворителем является вода, то такая сольватация называется гидратацией.  [12]

К полярным группам притягиваются диполи воды, образующие вокруг коллоидной частицы сплошную ( или почти сплошную) водную оболочку. Спонслер установил, что одна группа ОН притягивает три молекулы воды, СООН — четыре молекулы, СО — две молекулы, NH — две молекулы, Nh3 — три молекулы.  [13]

К полярным группам притягиваются

диполи воды, образующие вокруг коллоидной частицы сплошную ( или почти сплошную) водную оболочку. Спонслер установил, что одна группа ОН притягивает три молекулы воды, СООН — четыре молекулы, С О — две молекулы, NH — две молекулы, МН2 — три молекулы.  [14]

Знак минус означает, что диполи воды обращены положительным концом наружу.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Принцип действия. Статьи компании «ООО «НовАкваТех»»

Молекулу воды можно представить, как элементарный диполь (рис. 1). Под действием сил взаимного притяжения молекулы-диполи образуют кластеры (рис.2). Действие сил взаимного притяжения мало, поэтому диполи могут свободно отрываться от кластеров, примыкать к другим кластерам. Точно так же кластеры могут образовываться вокруг примесей, присутствующих в воде (Са(НС03)2, Мд(НС03)2, СаС03, МдС03). Таким образом, соли кальция и магния постоянно окружены молекулами воды.

При нагревании кластерная структура становится нестабильной, молекулы воды больше не обволакивают примеси, и растворённые соли могут вступать в реакцию с другими солями. Таким образом, кристаллы вышеуказанных солей прочно пристанут к стенкам нагревательных элементов или трубопроводов, и начнётся процесс образования накипи. При использовании устройства магнитной водоподготовки MB или УМВ «НОВАКВАТЕХ» на молекулы воды и примеси действует магнитное поле. Диполи попадают в резонанс, и кластерная структура молекул воды разрушается. Примеси освобождаются от опеки водных кластеров и могут свободно вступать во взаимодействие друг с другом.

При этом уже в холодной воде ионы кальция начинают осаждаться на поверхностях зёрен свободных примесей, то есть на центрах кристаллизации, образуя микрокристаллы.

Процесс этот является лавинообразным: новые ионы кальция прикрепляются к уже выпавшему в осадок на поверхности микрокристаллов кальцию. Таким образом, ионы кальция, уже осевшие на центрах кристаллизации, не выпадают в виде накипи на нагревательных поверхностях. Микрокристаллы остаются в массе воды и выносятся в дренаж. Более того: ионы кальция из уже выпавшей в осадок накипи начинают отрываться и присоединяться к вновь образованным микрокристаллам. Со временем старая накипь разрыхляется и полностью вымывается с поверхности труб и нагревательных элементов. Если же устройства УМВ «НОВАКВАТЕХ» устанавливаются на новое оборудование, то накипь не выпадает на теплообменных поверхностях. Кроме того, с течением времени на поверхностях труб образуется тонкая оксидная плёнка, защищающая оборудование от коррозии.

РИС. 1	РИС. 2

 

Устранение жёсткости и механизм предотвращения образования накипи с помощью устройств магнитной водоподготовки сводится к инициированию структурной перестройки — фазового перехода второго рода (ФП2). Производится омагничивание воды, в результате чего карбонат кальция, который обычно, при наличии пресыщения, кристаллизуется в кристаллографической модификации кальцита, начинает кристаллизоваться в модификации арагонита. У арагонита существенно отличающиеся свойства:

• высокое кристаллографическое несоответствие к окислам и карбонатам железа, которые при некачественной деаэрации образуются на стальной поверхности;

• низкая адгезия к стали;

• низкая когезия отдельных кристаллов друг к другу.

Вода, обработанная устройствами УМВ «НОВАКВАТЕХ», сохраняет свои свойства от 10 часов до 8 суток в зависимости от состава воды и условий эксплуатации. Как правило, этого времени более чем достаточно для получения успешных результатов. Способ магнитной водоподготовки нашел широкое применение во многих странах мира, в том числе таких передовых, как Япония, США, Германия.

 

диполей молекул воды | Примечания к пересмотру биологии уровня A

Присоединяйся сейчас

Если вы готовы сдать экзамены по биологии уровня A, станьте участником прямо сейчас, чтобы получить полный доступ ко всей нашей библиотеке материалов для повторения.

Присоединяйтесь к более чем 22 000 учащихся, сдавших экзамены благодаря нам!

Зарегистрируйтесь ниже, чтобы получить мгновенный доступ!

Присоединиться →

Или попробуйте пример…

Еще не готовы приобрести комплект для доработки? Без проблем. Если вы хотите ознакомиться с тем, что мы предлагаем, перед покупкой, у нас есть бесплатная подписка с образцами материалов для пересмотра.

Зарегистрируйтесь в качестве бесплатного члена ниже, и вы вернетесь на эту страницу, чтобы попробовать образцы материалов перед покупкой.

Скачать образцы →

Quick Navigation

 [скрыть]

Обзор диполей молекул воды

• Вода является основным компонентом всех организмов
• Молекула воды называется диполярной, потому что она имеет положительный и отрицательный полюс в результате неравномерного распределения электронов внутри нее
• Природа диполя внутри молекулы воды создает силы притяжения, известные как водородные связи, что позволяет им склеиваться
• Одним из многих свойств воды является высокая удельная теплоемкость, что означает, что для нагрева данной массы воды требуется много энергии
• Большое количество водородных связей в молекулах воды также означает, что она требует много энергии, чтобы испарить один грамм воды. Энергия называется скрытой теплотой парообразования
• Вода также используется для разрушения многих сложных молекул, например, путем гидролиза; дисахарид углеводы, расщепленные на моносахариды

Знакомство с водой

Вода является основным химическим компонентом всех клеток при построении новых клеток, а также используется для разрушения молекул. Он играет много важных ролей в организмах и является ключевым реагентом, используемым в фотосинтезе. По сути, вода известна как среда жизни, где около 70% поверхности Земли покрыто водой. Его полезные и уникальные свойства обусловлены его структурой. Это химическое соединение, известное как полярная молекула, где при стандартных температурах и давлении вода представляет собой жидкую водную форму, а твердое состояние воды известно как лед.

Подробнее о структуре и свойствах воды

Химическая структура воды

• Вода имеет гораздо меньшую структуру по сравнению с другими молекулами
• Является универсальным растворителем
• Вода состоит из 2 атомов водорода, связанных с одним атом кислорода, что дает молекулярную формулу H ₂ O. Атомы водорода связаны с атомами кислорода через ковалентные связи, которые представляют собой тип химической связи, которая соединяет атомы водорода и кислорода вместе
• Ковалентная связь – это связь, в которой два атома имеют одну и ту же пару электронов.
• Ковалентные связи образуются, когда электроны распределяются между двумя атомами для заполнения каждой внешней оболочки. Атому водорода требуется еще один электрон, а атому кислорода необходимо получить еще один электрон, чтобы внешняя оболочка была полной . Полярные молекулы, помещенные в воду, растворяются и диссоциируют на ионы воды. Ионные молекулы при попадании в воду диссоциируют на ионы. Именно вода обеспечивает протекание различных химических реакций:
  • Электроны в ковалентных связях воды распределены неравномерно и расположены ближе к ядру кислорода, чем к ядрам водорода. Это связано с тем, что отрицательно заряженные электроны в электронной паре сильнее притягиваются к ядру кислорода, поскольку положительно заряженных протонов больше. Ядро кислорода в природе намного больше, так как в нем 8 протонов, тогда как ядро ​​водорода имеет 1 протон (рис. 1). Протоны по своей природе положительны, а электроны заряжены отрицательно. Ковалентно связанные электроны будут притягиваться к позитивным вещам, а поскольку в ядре кислорода больше протонов, чем в водороде, они будут больше притягиваться к атому кислорода.
  • Неравное распределение электронов приводит к тому, что атом кислорода становится полярным и слегка отрицательным. Есть слегка отрицательный атом кислорода и слегка положительные атомы водорода.

  Неравномерное распределение заряда по молекулам воды делает ее полярной молекулой .
  Полярные молекулы — это молекулы с неравномерным распределением заряда. Полярность воды вызывает притяжение между молекулами воды. Эта сила притяжения известна как водородная связь .

  Водородная связь в воде

  Связь между молекулами, при которой слегка положительные атомы водорода в одной молекуле воды притягиваются к слегка отрицательному атому кислорода в другой молекуле воды. Тип притяжения представляет собой слабое взаимодействие, которое происходит между слегка отрицательно заряженными атомами и слегка положительно заряженными атомами. Она слабее ковалентной связи, но представляет собой сильнейшую межмолекулярную силу. Каждая из отдельных водородных связей слаба, и вода образует многие из этих водородных связей.

  Водородная связь представляет собой слабое взаимодействие между слегка отрицательно заряженными атомами и слегка положительно заряженными атомами.

  Вода образует внутри себя водородные связи. Множество водородных связей в воде придает ей высокую стабильность, поэтому для повышения температуры воды требуется большое количество энергии.

  Рисунок 1: Молекула воды
  Физические свойства воды

  Хотя вода является самой распространенной жидкостью на Земле, структура молекулы воды обуславливает ее несколько необычных свойств.
  В частности, многие из указанных ниже свойств обусловлены его диполярной природой и последующими водородными связями , которые он образует и допускает.

  Растворитель

  Вода является хорошим растворителем, поскольку она представляет собой заряженную молекулу, позволяющую легко ее транспортировать, а дипольная природа ее молекулы воды позволяет другим полярным молекулам легко растворяться в воде. Такие примеры заряженных полярных молекул, как соли, аминокислоты и сахара, способны легко растворяться в воде. Их называют гидрофильный ; «водолюбивые» молекулы. Неполярные молекулы, такие как липиды, называются гидрофобными , «ненавидящими воду».

  Высокая теплоемкость

  Склонность молекул воды слипаться известна как когезия. Следовательно, для разделения слипшихся молекул потребовалось бы больше тепловой энергии, чем если бы они не были связаны друг с другом. Что касается воды, вода не очень легко меняет температуру, поскольку ее удельная теплоемкость составляет 4,2 Дж г-1 °C-1, что, говоря простым языком, означает, что для нагрева 1 г воды на 1 °C требуется 4,2 Дж энергии. . Это очень высокий показатель, который поддерживает стабильность водной и клеточной среды.

  Высокая скрытая теплота парообразования

  Водородные связи между молекулами воды позволяют ей иметь высокую скрытую теплоту парообразования. Следовательно, для перехода воды из жидкого состояния в газообразное требуется большое количество энергии, при котором испарение оказывает охлаждающее действие на организмы, такое как потоотделение у животных и транспирация у растений

  Плотность

  Вода обладает уникальным свойством что в твердом состоянии (лед) он менее плотный, чем в жидком состоянии, и может плавать на воде. Это свойство отличается от обычной ситуации, поскольку большинство веществ находятся в газообразной форме, когда они менее плотные, а более плотные находятся в твердом состоянии. Это показывает, насколько вода отличается. Свойство воды делает жизненно важным для водных организмов способность выживать при минусовых температурах, например, в прудах, озерах и т. д.

  Когезия и поверхностное натяжение в воде

  Вода обладает свойствами когезии, когда они имеют тенденцию слипаться с другими молекулами. Это связано с водородными связями внутри молекул воды, которые вызывают большие силы сцепления, что позволяет воде проходить через трубку, например, в растениях; сосуды ксилемы, которые представляют собой длинные трубки, которые помогают в транспортировке воды, чтобы обеспечить механическую поддержку плана. Другая сила называется 9Поверхностное натяжение 0007 также является уникальным свойством воды. Поверхностное натяжение — это сила притяжения, которая может действовать на поверхность других молекул жидкости, что придает поверхности жидкости тенденцию сжиматься до минимальной площади поверхности, а не вытекать из массы воды. Поверхностное натяжение воды позволяет фигуристам ходить по воде или позволяет насекомым, которые обычно плотнее воды, плавать по поверхности воды.

  pH

  Вода сама по себе частично ионизирована и содержит ионы H+, которые делают некоторые биохимические реакции чувствительными к изменениям pH. Чистая вода не буферизуется при нейтральном рН, в отличие от цитоплазмы и тканевых жидкостей живых организмов, которые буферизуются при нейтральном рН 7,5.

  Ионизация

  Ионизация – это процесс образования или расщепления молекул на их катионы и анионы. Например, когда хлорид натрия (NaCl) растворяется в воде, они ионизируются и разделяются на положительные и отрицательные ионы (Na ⁺⁺ , Cl ^– ).

  Часто задаваемые вопросы

  Что такое диполи воды?

  Молекула воды полярна по своей природе. Он имеет два полюса, частичный положительный полюс и частичный отрицательный полюс. Атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд, тогда как атомы водорода имеют частичный положительный заряд.

  Как образуются диполи в молекуле воды?

  Диполи образуются в молекулах воды из-за различий в электроотрицательности или неравного распределения электронов между атомами кислорода и водорода.

  Почему важна биполярность молекул воды?

  Полярность воды делает ее отличным растворителем. Большинство веществ могут растворяться в воде из-за ее полярной природы.

  В чем разница между полярным и диполярным?

  Полярные виды — это те, которые несут положительный или отрицательный заряд, т. е. имеют один полюс. С другой стороны, диполярные виды имеют два противоположных полюса, то есть положительный и отрицательный полюса в одной и той же молекуле.

  Каталожные номера:

  [1]. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:h3O_Polarization_V.1.svg
  [2]. https://openstax.org/books/biology-2e/pages/2-2-water

  Молекулярная структура

  . Почему вода является диполем?

  Да, это связано с орбиталями.

  $\ce{CO2}$ является линейным, поэтому, хотя связи $\ce{C-O}$ имеют отдельные дипольные моменты, общий дипольный момент равен нулю, поскольку они компенсируются (они направлены в противоположные стороны, как показано на схему ниже).

  С другой стороны, $\ce{h3O}$ «изогнута», что означает, что отдельные дипольные моменты связи находятся под углом друг к другу. Они складываются, чтобы дать чистый дипольный момент (показан серым цветом на диаграмме).

  Цвета обозначают плотность электронов, красный означает большую плотность, синий – меньшую плотность. Дипольный момент изменяется от низкой плотности к высокой плотности.

  Итак, почему эти молекулы имеют разную форму? Вот здесь и появляются орбиты. Я постараюсь объяснить как можно больше, не вдаваясь в орбиты. 92$. Из этих четырех электронов два используются в связях $\pi$ и два в связях $\sigma$. Если вы не знаете, что это такое, просто посмотрите на это сейчас так: набор связей между двумя атомами будет иметь одну и только одну связь $\sigma$, а остальные связи $\pi$. Так, любая одинарная связь состоит только из $\sigma$-связи, двойная связь состоит из одной $\sigma$ и одной $\pi$, а тройная связь состоит из одной $\sigma$ и две связи $\pi$. Что на самом деле представляют собой эти типы связей, можно объяснить, если вы знаете, что такое орбиталь.

  VSEPR говорит, что геометрия молекулы определяется только $\sigma$-связями и неподеленными парами на центральном атоме. Вы подсчитываете связи $\sigma$ и неподеленные пары (скажем, в сумме они составляют $x$) и решаете геометрию на основе этого. Геометрия представляет собой наиболее стабильную конфигурацию $x$ гибридных орбиталей. Проще говоря, если мы возьмем $x$ воздушных шариков и свяжем их вместе, то направления, в которых они указывают, помогут нам совпасть с тем, где лежат связи и неподеленные пары:

  В $\ce{CO2}$ имеется две связи $\sigma$ и две связи $\pi$ (поскольку каждая двойная связь имеет по одной связи каждого типа).