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← 极性如何让水如此特殊 - Christina Kleinberg

水是生命之源,也十分特殊。它的许多性质都是因为它由两个氢原子和一个氧原子构成,所以电子的分布不均匀。从冻结的湖泊中的鱼到浮在水面上的冰,Christina Kleinberg描述极性的作用

课堂制作:Christina Kleinberg,动画制作:Alan Foreman

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Showing Revision 14 created 10/20/2015 by 易帆 余.

  1. 为什么有些昆虫可以
  2. 在水面上轻轻拂过,
  3. 但是当你试图踏入水中时
  4. 却立即沉入水底?
  5. 为什么湖水结冰时从水面开始往下结冰呢?
  6. 简单地说,以上所有问题的答案都是极性
  7. 水是一种简单的分子
  8. 是由一个氧原子和两个氢原子组成的,
  9. 但水仍然是生命之源
  10. 事实上,一个成年人60%的体重
  11. 都是由水组成的
  12. 这些水分子的极性
  13. 给予了这个简单的物质
  14. 独特且能够维持生命的性质
  15. 极性指的是一个分子内
  16. 电荷分布的不均匀性
  17. 对水来说,在一个水分子中
  18. 氧原子和两个氢原子之间的化学键
  19. 就像一个高大强壮的足球运动员和
  20. 一个可爱的婴儿之间进行拔河
  21. 氧原子更大一些,
  22. 它的原子核中比氢原子有更多的质子
  23. 这些正电荷就像一个人的力气一样
  24. 它们能够吸引
  25. 带负电荷的电子,
  26. 就像较强的一方可以在拔河比赛中
  27. 战胜较弱的一方
  28. 所以,氧原子能够比氢原子
  29. 吸引更多的电子
  30. 因为氢原子体积小,有更小的力量,
  31. 更少的质子,
  32. 它在拔河比赛中输了,
  33. 于是就比氧原子吸引更少的电子
  34. 水当中的氧原子带负电,
  35. 氢原子带正电
  36. 一个水分子中的化学键
  37. 叫做极性共价键
  38. 共价代表电子由两个原子共有
  39. 但是,正如我们刚才所学的,
  40. 极性表示电子不是均匀分布的,
  41. 在水分子中,氧原子是带负电的
  42. 而氢原子是带正电的
  43. 异电性物质相互吸引,
  44. 所以氧原子和氢原子在不同的
  45. 水分子之间相互吸引
  46. 水分子之间产生了一种特殊的化学键,
  47. 叫做氢键
  48. 氢键不只是在水分子之间存在
  49. 也可以在水分子和
  50. 不同的极性分子或者离子化合物之间存在
  51. 水分子能够簇在一起,这叫做凝聚力,
  52. 水能够粘在别的物质上,
  53. 这叫做黏附性
  54. 再回想最初的问题
  55. 第一,为什么有些昆虫能够在水上爬行?
  56. 由于氢键,表面张力
  57. 在水面上产生一层薄膜
  58. 它的弹性足以支撑
  59. 小型昆虫在上面走动
  60. 而你不行
  61. 是因为氢键的强度不足以
  62. 支撑你
  63. 为什么冰能够漂浮在液态水中呢?
  64. 对于大多数物质来说,
  65. 固态的密度总是比液态的密度大,
  66. 但是水却不是这样!
  67. 氢键在冻结的水中,水分子之间的
  68. 距离比液态水更大
  69. 分子之间的距离越大,
  70. 固体的密度就越小
  71. 所以冰的密度比水大约小9%,
  72. 所以它能漂浮在水上
  73. 这就是为什么湖水结冰时从水面开始往下结冰
  74. 所以水生生物能够度过
  75. 每年寒冷的冬天
  76. 水分子的极性
  77. 和它造成的氢键
  78. 构成了水独特的性质
  79. 水如此特殊的原因,
  80. 从你身体中的细胞
  81. 到地球上的海洋,
  82. 都是因为它是一个极性分子