WEBVTT

00:00:14.502 --> 00:00:16.560
为什么有些昆虫可以

00:00:16.560 --> 00:00:18.135
在水面上轻轻拂过，

00:00:18.135 --> 00:00:19.815
但是当你试图踏入水中时

00:00:19.815 --> 00:00:21.417
却立即沉入水底？

00:00:21.417 --> 00:00:24.811
为什么湖水结冰时从水面开始往下结冰呢？

00:00:24.811 --> 00:00:28.823
简单地说，以上所有问题的答案都是极性

00:00:28.823 --> 00:00:30.490
水是一种简单的分子

00:00:30.490 --> 00:00:33.946
是由一个氧原子和两个氢原子组成的，

00:00:33.946 --> 00:00:35.862
但水仍然是生命之源

00:00:35.862 --> 00:00:39.324
事实上，一个成年人60%的体重

00:00:39.324 --> 00:00:41.954
都是由水组成的

00:00:41.954 --> 00:00:44.372
这些水分子的极性

00:00:44.372 --> 00:00:46.624
给予了这个简单的物质

00:00:46.624 --> 00:00:49.413
独特且能够维持生命的性质

00:00:49.413 --> 00:00:51.545
极性指的是一个分子内

00:00:51.545 --> 00:00:53.604
电荷分布的不均匀性

00:00:53.604 --> 00:00:56.551
对水来说，在一个水分子中

00:00:56.551 --> 00:00:59.635
氧原子和两个氢原子之间的化学键

00:00:59.635 --> 00:01:03.020
就像一个高大强壮的足球运动员和

00:01:03.020 --> 00:01:05.189
一个可爱的婴儿之间进行拔河

00:01:05.189 --> 00:01:07.063
氧原子更大一些，

00:01:07.063 --> 00:01:09.772
它的原子核中比氢原子有更多的质子

00:01:09.772 --> 00:01:13.170
这些正电荷就像一个人的力气一样

00:01:13.170 --> 00:01:14.485
它们能够吸引

00:01:14.485 --> 00:01:16.855
带负电荷的电子，

00:01:16.855 --> 00:01:19.450
就像较强的一方可以在拔河比赛中

00:01:19.450 --> 00:01:22.021
战胜较弱的一方

00:01:22.021 --> 00:01:24.204
所以，氧原子能够比氢原子

00:01:24.204 --> 00:01:27.123
吸引更多的电子

00:01:27.123 --> 00:01:30.273
因为氢原子体积小，有更小的力量，

00:01:30.273 --> 00:01:31.550
更少的质子，

00:01:31.550 --> 00:01:33.547
它在拔河比赛中输了，

00:01:33.547 --> 00:01:36.733
于是就比氧原子吸引更少的电子

00:01:36.733 --> 00:01:39.720
水当中的氧原子带负电，

00:01:39.720 --> 00:01:43.139
氢原子带正电

00:01:43.139 --> 00:01:45.846
一个水分子中的化学键

00:01:45.846 --> 00:01:48.163
叫做极性共价键

00:01:48.163 --> 00:01:50.859
共价代表电子由两个原子共有

00:01:50.859 --> 00:01:52.945
但是，正如我们刚才所学的，

00:01:52.945 --> 00:01:56.277
极性表示电子不是均匀分布的，

00:01:56.277 --> 00:01:58.938
在水分子中，氧原子是带负电的

00:01:58.938 --> 00:02:01.655
而氢原子是带正电的

00:02:01.655 --> 00:02:03.701
异电性物质相互吸引，

00:02:03.701 --> 00:02:06.495
所以氧原子和氢原子在不同的

00:02:06.495 --> 00:02:08.149
水分子之间相互吸引

00:02:08.149 --> 00:02:11.932
水分子之间产生了一种特殊的化学键，

00:02:11.932 --> 00:02:13.962
叫做氢键

00:02:13.962 --> 00:02:16.770
氢键不只是在水分子之间存在

00:02:16.770 --> 00:02:18.961
也可以在水分子和

00:02:18.961 --> 00:02:22.470
不同的极性分子或者离子化合物之间存在

00:02:22.470 --> 00:02:25.602
水分子能够簇在一起，这叫做凝聚力，

00:02:25.602 --> 00:02:28.323
水能够粘在别的物质上，

00:02:28.323 --> 00:02:30.560
这叫做黏附性

00:02:30.560 --> 00:02:32.987
再回想最初的问题

00:02:32.987 --> 00:02:36.903
第一，为什么有些昆虫能够在水上爬行？

00:02:36.903 --> 00:02:39.571
由于氢键，表面张力

00:02:39.571 --> 00:02:41.698
在水面上产生一层薄膜

00:02:41.698 --> 00:02:43.159
它的弹性足以支撑

00:02:43.159 --> 00:02:45.586
小型昆虫在上面走动

00:02:45.586 --> 00:02:46.769
而你不行

00:02:46.769 --> 00:02:48.805
是因为氢键的强度不足以

00:02:48.805 --> 00:02:50.545
支撑你

00:02:50.545 --> 00:02:52.918
为什么冰能够漂浮在液态水中呢？

00:02:52.918 --> 00:02:54.685
对于大多数物质来说，

00:02:54.685 --> 00:02:57.888
固态的密度总是比液态的密度大，

00:02:57.888 --> 00:03:00.390
但是水却不是这样！

00:03:00.390 --> 00:03:02.599
氢键在冻结的水中,水分子之间的

00:03:02.599 --> 00:03:05.554
距离比液态水更大

00:03:05.554 --> 00:03:07.518
分子之间的距离越大，

00:03:07.518 --> 00:03:09.773
固体的密度就越小

00:03:09.773 --> 00:03:13.227
所以冰的密度比水大约小9%，

00:03:13.227 --> 00:03:15.441
所以它能漂浮在水上

00:03:15.441 --> 00:03:17.943
这就是为什么湖水结冰时从水面开始往下结冰

00:03:17.943 --> 00:03:19.861
所以水生生物能够度过

00:03:19.861 --> 00:03:21.947
每年寒冷的冬天

00:03:21.947 --> 00:03:24.656
水分子的极性

00:03:24.656 --> 00:03:26.907
和它造成的氢键

00:03:26.907 --> 00:03:29.996
构成了水独特的性质

00:03:29.996 --> 00:03:33.127
水如此特殊的原因，

00:03:33.127 --> 00:03:34.440
从你身体中的细胞

00:03:34.440 --> 00:03:35.877
到地球上的海洋，

00:03:35.877 --> 00:03:40.826
都是因为它是一个极性分子