A víz az egyik legismertebb anyag. Ez egy kicsi és egyszerű molekula, de látszólagos egyszerűsége után meglepő összetettséget mutat, ami különösen hasznos az élet számára.

lehetővé teszik

A vízmolekulák szorosan kötődnek egymáshoz. Paradox szempont, hogy a víz folyékony, bár molekulái átlagosan szorosan kötődnek. Ez a jelenség a hidrogénhidak átmeneti jellegének köszönhető, amelyek folyamatosan képződve és megtörve lehetővé teszik a vízmolekulák mobilitását. A vízmolekula legfeljebb 4 másik molekulához képes hidrogénhidakkal kötődni, kettőjükben donorként, másikukban pedig akceptorként működve:

Köbös jégmodell

Nagyon jól látja azt a 4 hidrogén hidat, amelyek a központi vízmolekulát alkotják.

A jégben ezek a hidrogénhidak többé-kevésbé stabilak, míg a folyékony vízben átmeneti jellegűek, a felezési idejük szerint a pikoszekundum nagyságrendűek. Összefoglalva: a folyékony vizet a hidrogénhidak "végtelen" hálózatának tekinthetjük a folyamatos létrejöttben és szakadásban. Másrészt bizonyíték van arra, hogy a vízmolekulák viszonylag hosszú élettartamú molekulák csoportosítását - "klasztereket" alkotnak -, amelyekben a molekulák meglehetősen stabil hidrogénhidak-hálózatot tartanak fenn.

Folyékony víz

A víz nagyon kis valószínűséggel képes disszociálni. Ezenkívül az újonnan képződött ionok, amikor a víz disszociál, gyorsan vonzódnak és újrakombinálódnak. Ezért koncentrációja tiszta vízben nagyon alacsony, 1x10 -7 M (összehasonlítva a disszociálatlan víz koncentrációjával, 55,5 M)

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy nincsenek "meztelen" H + -ionok, vagyis protonok, pedig ezt a nómenklatúrát általában használják. Amik vannak, azok a H3O + hidroniumionok, amelyek viszont hidratáltak. Ugyanez történik a HO - anionokkal, amelyek erősen kapcsolódnak a vízmolekulákhoz.

Hány H3O + -ion található egy 2 µm átmérőjű gömb alakú baktériumban, feltételezve, hogy a belseje pH-ja 7,0? . A válasz megismeréséhez kattintson ide.

"Protonok" szállítása vízen keresztül.

A rezonancia megléte a hidrogénkötésben a H3O + ion mozgékonyságát a vízben sokkal nagyobbá teszi, mint bármely más ioné, mivel a töltés nagy távolságra és gyorsan átvihető ahelyett, hogy az ion önmagában mozogna:

Ez a jelenség érdekes problémát vet fel a membránokban vagy kvadorinokban lévő vízszállító fehérjék számára: lehetővé kell tenniük a vízmolekulák áthaladását anélkül, hogy hidrogénionok egyidejűleg áthaladnának, mivel ebben az esetben a membránpotenciál eloszlana. Ezt úgy teszik meg, hogy a vízmolekulákat szétválasztják és forogásra kényszerítik, egy speciális hidrogénhidat képeznek, ezáltal megtörik az őket egyesítő hidrogénhidak hálózatát, és lehetővé teszik a hidrogénionok gyors áthaladását. Ezenkívül egy pozitív töltésű maradék a csatornában gátat szab a kationok mozgásának.

* A jégben lévő hidrogénhidak nem teljesen stabilak, bár felezési ideje hosszabb, mint folyékony vízben.