WEBVTT

00:00:14.502 --> 00:00:16.560
為什麼有些昆蟲

00:00:16.560 --> 00:00:18.135
能夠在池塘水面上行走

00:00:18.135 --> 00:00:19.815
可是你想嘗試在水面上行走

00:00:19.815 --> 00:00:21.417
卻會噗通沉下去？

00:00:21.417 --> 00:00:24.811
為什麼冬天湖面會先結冰？

00:00:24.811 --> 00:00:28.823
簡單的說，答案就是「極性」

00:00:28.823 --> 00:00:30.490
水是一個簡單的分子

00:00:30.490 --> 00:00:33.946
由一個氧和兩個氫原子組成

00:00:33.946 --> 00:00:35.862
但水是生命不可或缺的要素

00:00:35.862 --> 00:00:39.324
事實上，水佔了將近

00:00:39.324 --> 00:00:41.954
成人 60% 的身體重量

00:00:41.954 --> 00:00:44.372
水分子間的極性

00:00:44.372 --> 00:00:46.624
賦予這常見的物質

00:00:46.624 --> 00:00:49.413
得以維持生命的一些獨特性質

00:00:49.413 --> 00:00:51.545
極性指的是分子中

00:00:51.545 --> 00:00:53.604
電子的不平均分配

00:00:53.604 --> 00:00:56.551
一個水分子裡面

00:00:56.551 --> 00:00:59.635
氧原子和兩個氫原子之間的鍵結

00:00:59.635 --> 00:01:03.020
就像是在拔河
一邊是又高又壯的美式足球球員

00:01:03.020 --> 00:01:05.188
另一邊是蹣跚學步的小孩

00:01:05.188 --> 00:01:07.063
氧原子是一個大原子

00:01:07.063 --> 00:01:09.772
原子核裡的質子比氫原子更多

00:01:09.772 --> 00:01:13.170
這些正電荷好像人的力氣

00:01:13.170 --> 00:01:14.485
可以吸引

00:01:14.485 --> 00:01:16.855
鍵結中帶負電的電子

00:01:16.855 --> 00:01:19.450
就像是拔河比賽中的強者

00:01:19.450 --> 00:01:22.021
可輕鬆把弱者拉過來

00:01:22.021 --> 00:01:24.204
氧原子會吸引電子

00:01:24.204 --> 00:01:27.123
比本身原有的電子還多

00:01:27.123 --> 00:01:30.273
因為氫原子個子較小、力量較弱

00:01:30.273 --> 00:01:31.550
也就是質子比較少

00:01:31.550 --> 00:01:33.547
在拔河比賽成了輸家

00:01:33.547 --> 00:01:36.733
因而吸引電子的量，比原有的還少

00:01:36.733 --> 00:01:39.720
所以水分子裡的氧，就像帶了負電

00:01:39.720 --> 00:01:43.139
而氫就像帶了正電一樣

00:01:43.139 --> 00:01:45.846
水分子中的這種鍵結

00:01:45.846 --> 00:01:48.163
就叫做「極性共價鍵」

00:01:48.163 --> 00:01:50.859
共價的意思是，電子由彼此共享

00:01:50.859 --> 00:01:52.945
而我們剛學過

00:01:52.945 --> 00:01:56.277
極性的意思是，電子分配不均

00:01:56.277 --> 00:01:58.938
水分子中，氧就像帶負電

00:01:58.938 --> 00:02:01.655
氫就像帶正電

00:02:01.655 --> 00:02:03.701
因為正負電會相吸

00:02:03.701 --> 00:02:06.495
氧原子也會吸引

00:02:06.495 --> 00:02:08.149
鄰近水分子裡的氫原子

00:02:08.149 --> 00:02:11.932
水分子間形成了一種特殊的鍵結

00:02:11.932 --> 00:02:13.962
稱為「氫鍵」

00:02:13.962 --> 00:02:16.770
氫鍵並不只出現在水分子間

00:02:16.770 --> 00:02:18.961
也會出現在水分子和

00:02:18.961 --> 00:02:22.470
有極性、或離子化的物質之間
（糖－極性）　（牙膏－離子化）

00:02:22.470 --> 00:02:25.602
水會黏在一起的能力叫「內聚力」

00:02:25.602 --> 00:02:28.323
而水附著在其他物質的能力

00:02:28.323 --> 00:02:30.560
叫做「附著力」

00:02:30.560 --> 00:02:32.987
現在回想一下最初的問題

00:02:32.987 --> 00:02:36.903
為何有些昆蟲可在水面行走？

00:02:36.903 --> 00:02:39.571
由氫鍵造成的表面張力

00:02:39.571 --> 00:02:41.698
在水面形成一層薄膜

00:02:41.698 --> 00:02:43.159
提供了足夠的阻力

00:02:43.159 --> 00:02:45.586
讓很輕的昆蟲可以行走

00:02:45.586 --> 00:02:46.769
我們沒辦法這樣

00:02:46.769 --> 00:02:48.805
因為氫鍵沒有強到

00:02:48.805 --> 00:02:50.545
可以支撐我們的體重

00:02:50.545 --> 00:02:52.918
為什麼冰會浮在水面上呢？

00:02:52.918 --> 00:02:54.685
對大部份物質來說

00:02:54.685 --> 00:02:57.888
固態的密度比液態更高

00:02:57.888 --> 00:03:00.390
但水是個例外！

00:03:00.390 --> 00:03:02.599
水分子的氫鍵

00:03:02.599 --> 00:03:05.554
在水固態時的距離比液態更遠

00:03:05.554 --> 00:03:07.518
分子之間的距離愈遠

00:03:07.518 --> 00:03:09.773
固體的密度就愈小

00:03:09.773 --> 00:03:13.227
冰的密度比水低了 9%

00:03:13.227 --> 00:03:15.441
這表示冰會浮在水上

00:03:15.441 --> 00:03:17.943
因而湖面會從表面開始結冰

00:03:17.943 --> 00:03:19.861
讓水中生物可以

00:03:19.861 --> 00:03:21.947
熬過每年寒冬

00:03:21.947 --> 00:03:24.656
水分子的極性

00:03:24.656 --> 00:03:26.907
產生了氫鍵

00:03:26.907 --> 00:03:29.996
造成了水的獨特性質

00:03:29.996 --> 00:03:33.127
水之所以這麼特別

00:03:33.127 --> 00:03:34.440
小至細胞

00:03:34.440 --> 00:03:35.877
大至海洋

00:03:35.877 --> 00:03:40.826
就因為它是個極性分子