Structura moleculara a apei in cele trei stari de agregare
Structura moleculei de apa | Structura apei in cele trei stari de agregare | Apa in organismele vii |
Proprietati fizice ale apei | Prorpietati chimice ale apei | Memoria apei
Starea solida.Datorita polarizarii, moleculele de apa au tendinta de a se ordona in spatiu astfel incat atomul de oxigen al unei molecule sa fie indreptat spre atomii de hydrogen din moleulele vecine, cu care formeaza legaturi de hidrogen.
Fiecare molecula de apa are tendinta de a avea in jurul ei 4 molecule vecine appropriate. Aceasta structura a moleculelor de apa poate fi reprezentata din nou, onform structurii cristalografice, cu ajutorul tetraedrului.De data aceasta, in centrul teraedrului se considera molecula de apa., iar in cele patru varfuri cate o molecula vecina, fiecare fiind legata de molecula din cetru printr-o legatura de hidrogen.Tot cu ajutorul radiatiilorX s-a determinat lungimea unei legaturi de hydrogen, de 1,77�.
In ansamblu, prin legaturide hidrogen, moleculele de apa se asociaza si formeaza retele cu atat mai ordonate cu cat temperature este mai scazuta si deci agitatia termica mai redusa. In gheata foarte puternic racita toti atomii de hidrogen formeaza legaturi de hidrogen.In acest fel se genereaza structuri hexagonale, structuri care s-au pus in evidenta cu ajutorul difractiri razelor X prin gheata. Datorita acestei structuri cristaline sub forma de retea deschisa cu ochiuri mari, gheata are densitatea mi mica decat a apei.
Starea lichida.Daca gheata primeste caldura din exterior, agitatia termica se intensifica, unele legaturi de hidrogen se desfac si moleculele respective devin mobile. Pentru ruperea unei legaturi de hidrogen este necesara o energie de circa 20 de ori mai mica decat pentru o legatura covalenta. In cazul apei le corespune o energie de 3-4,5 kcal/mol fata de 90 kcal/mol, cat corespunde legaturilor covalentedin moleculele de apa
La temperatura de 0�C (temperature de topire a ghetii) numai 15% din legaturil de hydrogen se desfac si din aceasta cauza apa continua sa pastreze o structura cristalina dar din ce in ce mai mobila(structura cvasicristalina).Structurile cristaline se desfac si se refac cu atat mai repede cu cat agitatia termica moleculara este mai intensa. Legaturile de hidrogen persista circa 10-9 secunde, timp ce coresunde la cateva mii de ciocniri intermoleculare.
Apa lichida este formata dintr-un amestec de molecule libere(monomeri sau monohidroli), dimeri(dihidroli), tetrameri si octomeri, proportia lor fiind in functie de temperature. Cu cat temperature este mai ridicata cu atat predomina formele monomere si dimere.Dintre toate formele cele dimere sunt cele mai stabile si persista chiar si in apa in stare de vapori.
Existenta monomerilor care intra in spatiile introleculare ale retelei cristaline ca molecule interstitiale explica scaderea volumului apei de la 0�C la 4�C cand volumul devine minim. Peste tempertatura de 4�C, datorita intensificari agitatiei termice, monomerii interstitiali reusesc sa iasa din ochiurile retelei, marind astfel vlumul apei. Catre temperature de 40�C se desfac 50% din legaturile de hydrogen si apa devine mai fluida(aceasta temperature este considerate �al doilea punct de topire al apei�).In decrsul evolutiei vietuitoarelor, stabilizarea temperaturii homeotermelor intre 35-41�C este legata de proprietetile fizice ale apei in aceasta zona de temperature si anume: proportia de dimeri ester cea mai mare, structura cvasicristalina (microcristalina) dispare si apa devine mai reactiva din punct de vedere chimic. In aceste conditii celulee pot sa construiasca cu usurinta structuri cristaline de apa, de forme diferite. De aceea apa este socotita drept �matrice� a vietii.
Structura cvasicristalina a apei realizata prin legaturile de hidrogen deterina valori mai mari pentru tensiunea superficiala si vascozitatea apei. Valorile lor descresc odata cu cresterea temperaturii.
Starea gazoasa.Aceasta sare se caracterizeaza prin faptul ca se rup toate legaturile de hidrogen, molecule de pa devin libere si isolate. Uneori in starea gazoasa mai persista unii dimeri. Deci, din punct de vedere structural, apa este structurata inmasa cand se gaseste in stare solida, are regiuni structurate in stare lichida si este nestructurata in stare de vapori.
Fiecare molecula de apa are tendinta de a avea in jurul ei 4 molecule vecine appropriate. Aceasta structura a moleculelor de apa poate fi reprezentata din nou, onform structurii cristalografice, cu ajutorul tetraedrului.De data aceasta, in centrul teraedrului se considera molecula de apa., iar in cele patru varfuri cate o molecula vecina, fiecare fiind legata de molecula din cetru printr-o legatura de hidrogen.Tot cu ajutorul radiatiilorX s-a determinat lungimea unei legaturi de hydrogen, de 1,77�.
In ansamblu, prin legaturide hidrogen, moleculele de apa se asociaza si formeaza retele cu atat mai ordonate cu cat temperature este mai scazuta si deci agitatia termica mai redusa. In gheata foarte puternic racita toti atomii de hidrogen formeaza legaturi de hidrogen.In acest fel se genereaza structuri hexagonale, structuri care s-au pus in evidenta cu ajutorul difractiri razelor X prin gheata. Datorita acestei structuri cristaline sub forma de retea deschisa cu ochiuri mari, gheata are densitatea mi mica decat a apei.
Starea lichida.Daca gheata primeste caldura din exterior, agitatia termica se intensifica, unele legaturi de hidrogen se desfac si moleculele respective devin mobile. Pentru ruperea unei legaturi de hidrogen este necesara o energie de circa 20 de ori mai mica decat pentru o legatura covalenta. In cazul apei le corespune o energie de 3-4,5 kcal/mol fata de 90 kcal/mol, cat corespunde legaturilor covalentedin moleculele de apa
La temperatura de 0�C (temperature de topire a ghetii) numai 15% din legaturil de hydrogen se desfac si din aceasta cauza apa continua sa pastreze o structura cristalina dar din ce in ce mai mobila(structura cvasicristalina).Structurile cristaline se desfac si se refac cu atat mai repede cu cat agitatia termica moleculara este mai intensa. Legaturile de hidrogen persista circa 10-9 secunde, timp ce coresunde la cateva mii de ciocniri intermoleculare.
Apa lichida este formata dintr-un amestec de molecule libere(monomeri sau monohidroli), dimeri(dihidroli), tetrameri si octomeri, proportia lor fiind in functie de temperature. Cu cat temperature este mai ridicata cu atat predomina formele monomere si dimere.Dintre toate formele cele dimere sunt cele mai stabile si persista chiar si in apa in stare de vapori.
Existenta monomerilor care intra in spatiile introleculare ale retelei cristaline ca molecule interstitiale explica scaderea volumului apei de la 0�C la 4�C cand volumul devine minim. Peste tempertatura de 4�C, datorita intensificari agitatiei termice, monomerii interstitiali reusesc sa iasa din ochiurile retelei, marind astfel vlumul apei. Catre temperature de 40�C se desfac 50% din legaturile de hydrogen si apa devine mai fluida(aceasta temperature este considerate �al doilea punct de topire al apei�).In decrsul evolutiei vietuitoarelor, stabilizarea temperaturii homeotermelor intre 35-41�C este legata de proprietetile fizice ale apei in aceasta zona de temperature si anume: proportia de dimeri ester cea mai mare, structura cvasicristalina (microcristalina) dispare si apa devine mai reactiva din punct de vedere chimic. In aceste conditii celulee pot sa construiasca cu usurinta structuri cristaline de apa, de forme diferite. De aceea apa este socotita drept �matrice� a vietii.
Structura cvasicristalina a apei realizata prin legaturile de hidrogen deterina valori mai mari pentru tensiunea superficiala si vascozitatea apei. Valorile lor descresc odata cu cresterea temperaturii.
Starea gazoasa.Aceasta sare se caracterizeaza prin faptul ca se rup toate legaturile de hidrogen, molecule de pa devin libere si isolate. Uneori in starea gazoasa mai persista unii dimeri. Deci, din punct de vedere structural, apa este structurata inmasa cand se gaseste in stare solida, are regiuni structurate in stare lichida si este nestructurata in stare de vapori.
