Вода. Водородная связь

Воду формально можно относить к оксидам, поскольку вода является бинарным соединением водорода с кислородом, в котором кислород находится в степени окисления -2. Тем не менее, воду обычно рассматривают отдельно от оксидов, поскольку она не вписывается в обычную классификацию оксидов и, более того, вода имеет исключительное значение для жизни на Земле.

Вода – самое распространенное вещество на Земле, вода представлена в мировом океане, в ледяных покровах Арктики, Антарктики и гор, кроме того, некоторое количество паров воды содержится в атмосфере, также вода в значительных количествах содержится в живых организмах. Вода во всех свои агрегатных состояниях имеет особые названия.

Молекула воды представляет собой трехатомную, полярную молекулу, в которой положительный заряд сконцентрирован на атомах водорода, а отрицательный на атоме кислорода, схематически молекула воды может быть представлена в виде диполя.

Строение молекулы воды

Водородная связь

Молекулы воды способны к образованию особого вида связи – водородной связи. Водородные связи слабее ковалентных, однако в соответствии с современными представлениями имеют ту же природу, что донорно-акцепторная связь. Образование водородных связей происходит за счет опустевшей 1s орбитали атома водорода и электронной пары атома кислорода.

Образование водородной связи

Наличие водородных связей объясняет несколько «аномально-высокую» температуру кипения воды. Вода при обычных условиях является жидкостью, несмотря на невысокую молекулярную массу, поскольку молекулы воды связаны между собой не только обычными межмолекулярными взаимодействиями, но и водородными связями ( что приводит к дополнительному удерживанию). Также объясняется и чрезвычайно высокая теплоемкость воды.

Максимальная плотность у воды достигается при 4°C, при дальнейшем охлаждении плотность начинает уменьшаться. При понижении температуры тепловое движение молекул воды замедляется при этом, благодаря наличию водородных связей формируется трехмерный каркас, в котором имеются пустоты, что и приводит к уменьшению плотности воды при замерзании.