H2O molekula vode polarna je s intermolekularnim dipol-dipol vodikovim vezama. Kako se molekule vode međusobno privlače i stvaraju veze, voda pokazuje svojstva kao što su visoki površinski napon i velika toplina isparavanja. Intermolekularne sile mnogo su slabije od unutarmolekularnih sila koje molekule drže na okupu, ali su i dalje dovoljno jake da utječu na svojstva tvari. U slučaju vode čine da se tekućina ponaša na jedinstveni način i daju joj neke korisne karakteristike.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Voda ima jake vodikove veze dipol-dipol intermolekularnih sila koje daju vodi visoku površinsku napetost i visoku toplinu isparavanja i čine je jakim otapalom.
Polarne molekule
Iako molekule u cjelini imaju neutralni naboj, oblik molekule može biti takav da je jedan kraj negativniji, a drugi kraj pozitivniji. U tom slučaju negativno nabijeni krajevi privlače pozitivno nabijene krajeve drugih molekula, tvoreći slabe veze, A polarne molekula se naziva dipol jer ima dva pola, plus i minus, a veze koje polarne molekule tvore nazivaju se dipol-dipol obveznice.
Molekula vode ima takve razlike u naboju. Atom kisika u vodi ima šest elektrona u svojoj vanjskoj elektronskoj ljusci gdje ima mjesta za osam. Dva atoma vodika u vodi tvore kovalentne veze s atomom kisika, dijeleći svoja dva elektrona s atomom kisika. Kao rezultat, od osam raspoloživih vezanih elektrona u molekuli, dva se dijele sa svakim od dva atoma vodika, ostavljajući četiri slobodna.
Dva atoma vodika ostaju s jedne strane molekule, dok se slobodni elektroni skupljaju s druge strane. Zajednički elektroni ostaju između atoma vodika i atoma kisika, ostavljajući pozitivno nabijeni vodikov proton jezgre izloženim. To znači da vodikova strana molekule vode ima pozitivan naboj, dok druga strana na kojoj se nalaze slobodni elektroni ima negativan naboj. Kao rezultat toga, molekula vode je polarna i predstavlja dipol.
Vodikove veze
Najjača intermolekularna sila u vodi je posebna dipolna veza koja se naziva vodikova veza. Mnoge molekule su polarne i mogu tvoriti bipol-bipolne veze, a da ne stvaraju vodikove veze ili čak nemaju vodik u svojoj molekuli. Voda je polarna, a dipolna veza koju tvori je vodikova veza koja se temelji na dva atoma vodika u molekuli.
Vodikove veze su posebno jake jer je atom vodika u molekulama kao što je voda mali, goli proton bez unutarnje elektronske ljuske. Kao rezultat, može se približiti negativnom naboju negativne strane polarne molekule i stvoriti posebno jaku vezu. U vodi molekula može stvoriti do četiri vodikove veze, s jednom molekulom za svaki atom vodika i s dva atoma vodika na negativnoj strani kisika. U vodi su te veze jake, ali se neprestano pomiču, lome i ponovno oblikuju kako bi voda dobila svoja posebna svojstva.
Ion-dipolne obveznice
Kad se u vodu dodaju ionski spojevi, nabijeni ioni mogu stvoriti veze s polarnim molekulama vode. Na primjer, NaCl ili kuhinjska sol su ionski spojevi jer je atom natrija dao svoj jedini vanjski omotač elektrona atomu klora, tvoreći natrij i klorove ione. Kada se otope u vodi, molekule se razdvajaju na pozitivno nabijene natrijeve ione i negativno nabijene ione klora. Natrijevi ioni privlače negativne polove molekula vode i tamo tvore ion-dipolne veze, dok ioni klora stvaraju veze s atomima vodika. Stvaranje ionsko-dipolnih veza razlog je zašto se ionski spojevi lako otapaju u vodi.
Učinci međumolekularnih sila na svojstva materijala
Intermolekularne sile i veze koje oni stvaraju mogu utjecati na to kako se materijal ponaša. U slučaju vode, relativno jake vodikove veze drže vodu na okupu. Dvije rezultirajuće osobine su visoka površinska napetost i velika toplina isparavanja.
Površinska napetost je velika jer molekule vode duž površine vode tvore veze koje stvaraju neku vrstu elastični film na površini, omogućavajući površini da podnese određenu težinu i uvlačeći kapljice vode u okrugle oblika.
Toplina isparavanja je velika, jer kad voda dosegne točku vrenja, molekule vode i dalje su povezane i ostaju tekućina dok se ne doda dovoljno energije za razbijanje veza. Veze temeljene na intermolekularnim silama nisu toliko jake kao kemijske veze, ali su svejedno važne u objašnjavanju kako se neki materijali ponašaju.
