H2Молекула воды O полярна с межмолекулярными диполь-дипольными водородными связями. Поскольку молекулы воды притягиваются друг к другу и образуют связи, вода проявляет такие свойства, как высокое поверхностное натяжение и высокая теплота испарения. Межмолекулярные силы намного слабее, чем внутримолекулярные силы, которые удерживают молекулы вместе, но они все же достаточно сильны, чтобы влиять на свойства вещества. В случае с водой они заставляют жидкость вести себя уникальным образом и придают ей некоторые полезные характеристики.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Вода имеет сильные водородные связи диполь-дипольные межмолекулярные силы, которые придают воде высокое поверхностное натяжение и высокую теплоту испарения, что делает ее сильным растворителем.
Полярные молекулы
Хотя в целом молекулы имеют нейтральный заряд, форма молекулы может быть такой, что один конец более отрицательный, а другой - более положительный. В этом случае отрицательно заряженные концы притягивают положительно заряженные концы других молекул, образуя слабые связи. Молекула называется диполем, потому что она имеет два полюса, плюс и минус, а связи, образующие полярные молекулы, называются диполь-диполем. облигации.
Молекула воды имеет такую разность зарядов. Атом кислорода в воде имеет шесть электронов во внешней электронной подоболочке, где есть место для восьми. Два атома водорода в воде образуют ковалентные связи с атомом кислорода, разделяя свои два электрона с атомом кислорода. В результате из восьми доступных связывающих электронов в молекуле два используются совместно с каждым из двух атомов водорода, оставляя четыре свободных.
Два атома водорода остаются на одной стороне молекулы, а свободные электроны собираются на другой стороне. Общие электроны остаются между атомами водорода и атомом кислорода, оставляя обнаженным положительно заряженный протон водорода ядра. Это означает, что водородная сторона молекулы воды имеет положительный заряд, а другая сторона, где находятся свободные электроны, имеет отрицательный заряд. В результате молекула воды полярна и является диполем.
Водородные связи
Самая сильная межмолекулярная сила в воде - это особая дипольная связь, называемая водородной связью. Многие молекулы полярны и могут образовывать биполь-бипольные связи без образования водородных связей или даже без водорода в своей молекуле. Вода полярна, и образуемая ею дипольная связь представляет собой водородную связь, основанную на двух атомах водорода в молекуле.
Водородные связи особенно сильны, потому что атом водорода в таких молекулах, как вода, представляет собой небольшой обнаженный протон без внутренней электронной оболочки. В результате он может приблизиться к отрицательному заряду отрицательной стороны полярной молекулы и образовать особенно прочную связь. В воде молекула может образовывать до четырех водородных связей, по одной молекуле на каждый атом водорода и с двумя атомами водорода на отрицательной стороне кислорода. В воде эти связи сильны, но постоянно смещаются, разрываются и переформируются, придавая воде ее особые свойства.
Ионно-дипольные связи
Когда ионные соединения добавляются к воде, заряженные ионы могут образовывать связи с полярными молекулами воды. Например, NaCl или поваренная соль является ионным соединением, потому что атом натрия отдал свой единственный электрон внешней оболочки атому хлора, образуя ионы натрия и хлора. При растворении в воде молекулы диссоциируют на положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора. Ионы натрия притягиваются к отрицательным полюсам молекул воды и образуют там ионно-дипольные связи, а ионы хлора образуют связи с атомами водорода. Образование ионно-дипольных связей является причиной того, что ионные соединения легко растворяются в воде.
Влияние межмолекулярных сил на свойства материала.
Межмолекулярные силы и связи, которые они создают, могут влиять на поведение материала. В случае воды относительно сильные водородные связи удерживают воду вместе. Двумя из полученных свойств являются высокое поверхностное натяжение и высокая теплота испарения.
Поверхностное натяжение высокое, потому что молекулы воды вдоль поверхности воды образуют связи, которые создают своего рода эластичная пленка на поверхности, позволяющая поверхности выдерживать некоторый вес и втягивающая капли воды в круглые формы.
Теплота испарения высока, потому что, как только вода достигает точки кипения, молекулы воды все еще связаны и остаются жидкостью, пока не будет добавлено достаточно энергии для разрыва связей. Связи, основанные на межмолекулярных силах, не так прочны, как химические связи, но они по-прежнему важны для объяснения поведения некоторых материалов.