水是极性分子,也是极性溶剂。当一种化学物质被称为“极性”时,这意味着正负电荷分布不均匀。正电荷来自原子核,而电子提供负电荷。电子的运动决定了极性。以下是它对水的作用方式。
由于分子的弯曲形状,水(H2O)是极性的。形状是指分子一侧氧原子的大部分负电荷和分子另一侧氢原子的正电荷。这是极性共价化学键的一个例子。当溶质加入水中时,它们可能会受到电荷分布的影响。
分子的形状不是线性和非极性(例如,像二氧化碳)的原因是氢和氧之间电负性的差异。氢的电负性值为2.1,而氧的电负性值为3.5。电负性值之差越小,原子形成共价键的可能性就越大。离子键的电负性值之间存在很大差异。通常情况下,氢和氧都是非金属的,但氧的电负性比氢大,所以两个原子形成共价化学键,但它是极性的。
高电负性氧原子吸引电子或负电荷,使氧周围的区域比两个氢原子周围的区域更负。分子的正电荷部分(氢原子)从两个充满氧的轨道上弯曲开。基本上,两个氢原子都被吸引到氧原子的同一侧,但它们之间的距离尽可能远,因为氢原子都带有正电荷。弯曲构象是吸引和排斥之间的平衡。
请记住,尽管水中的氢和氧之间的共价键是极性的,但水分子总体上是电中性分子。每个水分子有10个质子和10个电子,净电荷为0。
每个水分子的形状影响它与其他水分子和其他物质相互作用的方式。水作为极性溶剂,因为它可以被溶质上的正电荷或负电荷吸引。氧原子附近的轻微负电荷从水或其他分子的正电荷区域吸引附近的氢原子。每个水分子稍微正的氢侧吸引其他氧原子和其他分子的负电荷区域。一个水分子的氢和另一个水分子的氧之间的氢键将水结合在一起,并赋予它有趣的性质,然而氢键不如共价键强。虽然水分子通过氢键相互吸引,但其中约20%在任何给定时间都可以自由地与其他化学物质相互作用。这种相互作用称为水合作用或溶解作用。
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