WATER IS AN IDEAL BIOLOGIC SOLVENTW

WATER IS AN IDEAL BIOLOGIC SOLVENT
Water Molecules Form Dipoles
A water molecule is an irregular, slightly skewed tetrahedron with oxygen at its center (Figure 2–1). The two hydrogens and the unshared electrons of the remaining two sp3-
hybridized orbitals occupy the corners of the tetrahedron. The 105° angle between the hydrogen differs slightly from the ideal tetrahedral angle, 109.5°. Ammonia is also tetrahedral,
with a 107° angle between its hydrogens. The strongly electronegative oxygen atoms in water attract electrons away from the hydrogen nuclei, leaving them with a partial positive
charge, while its two unshared electron pairs constitute a region of local negative charge.
Figure 2-1
The water molecule has tetrahedral geometry.
A molecule with electrical charge distributed asymmetrically about its structure is referred to as a dipole. Water's strong dipole is responsible for its high dielectric constant. As
described quantitatively by Coulomb's law, the strength of interaction F between oppositely charged particles is inversely proportionate to the dielectric constant of the surrounding
medium. The dielectric constant for a vacuum is unity; for hexane it is 1.9; for ethanol, 24.3; and for water, 78.5. Water therefore greatly decreases the force of attraction between
charged and polar species relative to water-free environments with lower dielectric constants. Its strong dipole and high dielectric constant enable water to dissolve large quantities of
charged compounds such as salts.
Water Molecules Form Hydrogen Bonds
A partially unshielded hydrogen nucleus covalently bound to an electron-withdrawing oxygen or nitrogen atom can interact with an unshared electron pair on another oxygen or nitrogen
atom to form a hydrogen bond. Since water molecules contain both of these features, hydrogen bonding favors the self-association of water molecules into ordered arrays (Figure
2–2). Hydrogen bonding profoundly influences the physical properties of water and accounts for its exceptionally high viscosity, surface tension, and boiling point. On average, each
molecule in liquid water associates through hydrogen bonds with 3.5 others. These bonds are both relatively weak and transient, with a half-life of a few nanoseconds or less. Rupture
of a hydrogen bond in liquid water requires only about 4.5 kcal/mol, less than 5% of the energy required to rupture a covalent O—H bond.
Figure 2-2
Left: Association of two dipolar water molecules by a hydrogen bond (dotted line). Right: Hydrogen-bonded cluster of four water molecules. Note that water can serve
simultaneously both as a hydrogen donor and as a hydrogen acceptor.
Hydrogen bonding enables water to dissolve many organic biomolecules that contain functional groups which can participate in hydrogen bonding. The oxygen atoms of aldehydes,
ketones, and amides, for example, provide lone pairs of electrons that can serve as hydrogen acceptors. Alcohols, carboxylic acids, and amines can serve both as hydrogen acceptors
and as donors of unshielded hydrogen atoms for formation of hydrogen bonds (Figure 2–3

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

น้ำเป็นตัวทำละลายการอุบัติที่เหมาะน้ำโมเลกุลแบบฟอร์ม Dipolesโมเลกุลน้ำเป็นผิดปกติ บิดเล็กน้อยทรงสี่หน้าปลาย ด้วยออกซิเจนที่จุดกึ่งกลาง (รูปที่ 2-1) Hydrogens สองและอิเล็กตรอนเหลือสอง sp3-ไม่orbitals เป็นครอบครองมุมของทรงสี่หน้าปลาย มุม 105 องศาระหว่างไฮโดรเจนแตกต่างเล็กน้อยจากห้อง tetrahedral มุม 109.5° แอมโมเนียเป็น tetrahedralมีมุมองศา 107 ระหว่าง hydrogens ของ อะตอมออกซิเจน electronegative ขอน้ำดึงดูดอิเล็กตรอนจากแอลฟาไฮโดรเจน ทิ้งกับบางส่วนเป็นค่าบวกค่าธรรมเนียม ในขณะสองคู่อิเล็กตรอนไม่เป็นภูมิภาคของประจุลบในเครื่องรูปที่ 2-1โมเลกุลน้ำมีเรขาคณิต tetrahedralโมเลกุลที่ มีประจุไฟฟ้ากระจาย asymmetrically เกี่ยวกับโครงสร้างเรียกว่า dipole น้ำแข็ง dipole รับผิดชอบสำหรับค่าคงของ dielectric สูง เป็นอธิบาย quantitatively ตามกฎหมายของ Coulomb แรงโต้ตอบ F ระหว่าง oppositely charged อนุภาคเป็นปฏิภาค inversely กับค่าคงของ dielectric ล้อมรอบสื่อ ค่าคงของ dielectric ในสุญญากาศเป็นสามัคคี ในเฮกเซน เป็น 1.9 สำหรับเอทานอล 24.3 รัฐ น้ำ 78.5 และ น้ำดังมากลดแรงเที่ยวระหว่างคิดค่าธรรมเนียม และขั้วชนิดสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมที่ปราศจากน้ำด้วยคง dielectric ต่ำ Dipole แข็งแรงความสูง dielectric คงใช้น้ำละลายปริมาณมากสารประกอบที่คิดค่าธรรมเนียมเช่นเกลือโมเลกุลของน้ำแบบพันธบัตรไฮโดรเจนนิวเคลียสไฮโดรเจนบางส่วน unshielded covalently กับการถอนอิเล็กตรอนออกซิเจน หรือไนโตรเจนอะตอมสามารถโต้ตอบกับคู่อิเล็กตรอนที่ไม่ออกซิเจนหรือไนโตรเจนอีกอะตอมจะสร้างพันธะไฮโดรเจน เนื่องจากโมเลกุลของน้ำประกอบด้วยทั้งคุณลักษณะเหล่านี้ ไฮโดรเจนยึดให้ความสำคัญความสัมพันธ์ตนเองของโมเลกุลน้ำเป็นอาร์เรย์สั่ง (รูป2-2) ไฮโดรเจนยึดซึ้งมีผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำและบัญชีสำหรับความหนืดสูง ผิว และจุดเดือด โดยเฉลี่ย แต่ละโมเลกุลในของเหลวน้ำเชื่อมโยงผ่านพันธบัตรไฮโดรเจนกับ 3.5 อื่น ๆ พันธบัตรเหล่านี้จะค่อนข้างอ่อนแอ และแบบฉับ พลัน กับ half-life ของ nanoseconds กี่ หรือน้อยกว่า แตกของพันธะไฮโดรเจนในน้ำของเหลวต้องเท่าประมาณ 4.5 กิโลแคลอรี/โมล น้อยกว่า 5% ของพลังงานที่ต้องการ rupture covalent O — พันธะ Hรูปที่ 2-2ซ้าย: สมาคมสองน้ำ dipolar โมเลกุลโดยพันธะไฮโดรเจน (เส้น) ขวา: ไฮโดรเจนถูกผูกมัดคลัสเตอร์ของโมเลกุลน้ำ 4 หมายเหตุว่าสามารถรองรับน้ำพร้อมทั้ง เป็นผู้บริจาคเป็นไฮโดรเจน และ acceptor ไฮโดรเจนไฮโดรเจนยึดช่วยให้น้ำไปละลายชื่อโมเลกุลชีวภาพอินทรีย์จำนวนมากที่ประกอบด้วย functional กลุ่มที่สามารถเข้าร่วมในงานไฮโดรเจน อะตอมออกซิเจนของ aldehydesคีโตน และ amides เช่น ให้คู่อิเล็กตรอนที่สามารถทำหน้าที่เป็น acceptors ไฮโดรเจนเกาะโหลน Alcohols กรด carboxylic และ amines สามารถทำหน้าที่ทั้งเป็นไฮโดรเจน acceptorsและเป็นผู้บริจาคของอะตอมไฮโดรเจน unshielded การก่อตัวของไฮโดรเจนขายหุ้นกู้ (รูป 2-3

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

น้ำเป็นตัวทำละลาย IDEAL BIOLOGIC
แบบไดโพลน้ำโมเลกุล
โมเลกุลของน้ำเป็นที่ผิดปกติจัตุรมุขเบ้เล็กน้อยกับออกซิเจนที่ศูนย์ (รูปที่ 2-1) สองไฮโดรเจนและอิเล็กตรอน unshared ของที่เหลืออีกสอง sp3-
ไฮบริดออร์บิทัครอบครองมุมของจัตุรมุข 105 °มุมระหว่างไฮโดรเจนที่แตกต่างเล็กน้อยจากมุม tetrahedral เหมาะ 109.5 ° แอมโมเนียยังเป็น tetrahedral,
ด้วยมุม 107 °ระหว่างไฮโดรเจนของ อะตอมออกซิเจนขั้วลบอย่างยิ่งในน้ำดึงดูดอิเล็กตรอนออกมาจากนิวเคลียสไฮโดรเจนออกจากพวกเขาบวกกับบางส่วน
ค่าใช้จ่ายในขณะที่สองของคู่อิเล็กตรอน unshared เป็นพื้นที่ของประจุลบในท้องถิ่น.
รูปที่ 2-1
โมเลกุลของน้ำที่มีรูปทรงเรขาคณิต tetrahedral.
โมเลกุล กับค่าไฟฟ้ากระจายแบบไม่สมมาตรเกี่ยวกับโครงสร้างของมันจะถูกเรียกว่าขั้ว ขั้วที่แข็งแกร่งน้ำเป็นผู้รับผิดชอบต่ออิเล็กทริกสูงอย่างต่อเนื่อง ในฐานะที่เป็น
เชิงปริมาณอธิบายตามกฎหมายของประจุไฟฟ้าแรงของการปฏิสัมพันธ์ระหว่าง F อนุภาคที่มีประจุตรงข้ามเป็นสัดส่วนผกผันอิเล็กทริกคงที่ของรอบ
กลาง อิเล็กทริกคงที่สำหรับสูญญากาศเป็นความสามัคคี; สำหรับเฮกเซนมันคือ 1.9; สำหรับเอทานอล 24.3; และน้ำ 78.5 น้ำจึงลดลงอย่างมากในการบังคับของสถานที่น่าสนใจระหว่าง
การเรียกเก็บเงินและพันธุ์ขั้วโลกที่สัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมที่น้ำฟรีกับอิเล็กทริกคงที่ต่ำกว่า ขั้วที่แข็งแกร่งและสูงอิเล็กทริกคงที่ช่วยให้น้ำที่จะละลายในปริมาณมากของ
สารประกอบที่เรียกเก็บเช่นเกลือ.
น้ำโมเลกุลไฮโดรเจนพันธบัตรแบบฟอร์ม
นิวเคลียสไฮโดรเจนหุ้มบางส่วนที่ถูกผูกไว้ที่จะ covalently ออกซิเจนอิเล็กตรอนถอนหรืออะตอมไนโตรเจนสามารถโต้ตอบกับคู่อิเล็กตรอน unshared ที่อื่น ออกซิเจนหรือไนโตรเจน
อะตอมในรูปแบบพันธะไฮโดรเจน เนื่องจากโมเลกุลของน้ำมีทั้งของคุณสมบัติเหล่านี้พันธะไฮโดรเจนโปรดปรานสมาคมตนเองของโมเลกุลของน้ำเข้าไปในอาร์เรย์ที่สั่งซื้อ (รูปที่
2-2) พันธะไฮโดรเจนอย่างสุดซึ้งที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำและการบัญชีสำหรับความหนืดสูงล้ำของแรงตึงผิวและจุดเดือด โดยเฉลี่ยแล้วแต่ละ
โมเลกุลใน บริษัท ร่วมน้ำของเหลวผ่านพันธะไฮโดรเจนกับ 3.5 อื่น ๆ พันธบัตรเหล่านี้มีทั้งที่ค่อนข้างอ่อนแอและชั่วคราวที่มีครึ่งชีวิตไม่กี่นาโนวินาทีหรือน้อยกว่า การแตก
ของพันธะไฮโดรเจนในน้ำต้องมีเพียงประมาณ 4.5 kcal / mol น้อยกว่า 5% ของพลังงานที่จำเป็นในการแตกโควาเลนต์ O-H พันธบัตร.
รูปที่ 2-2
ซ้าย: สมาคมสองโมเลกุลของน้ำ dipolar โดยพันธะไฮโดรเจน ( เส้นประ) ขวา: กลุ่มไฮโดรเจนถูกผูกมัดสี่โมเลกุลของน้ำ หมายเหตุน้ำที่สามารถให้บริการ
พร้อมกันทั้งสองเป็นผู้บริจาคไฮโดรเจนและเป็นตัวรับไฮโดรเจน.
พันธะไฮโดรเจนช่วยให้น้ำที่จะละลายสารชีวโมเลกุลอินทรีย์จำนวนมากที่มีการทำงานเป็นกลุ่มที่สามารถมีส่วนร่วมในพันธะไฮโดรเจน อะตอมของออกซิเจนลดีไฮด์,
คีโตนและเอไมด์เช่นให้คู่เดียวของอิเล็กตรอนที่สามารถใช้เป็นตัวรับไฮโดรเจน แอลกอฮอล์, กรดคาร์บอกซิและเอมีนสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวรับไฮโดรเจน
และเป็นผู้บริจาคของอะตอมไฮโดรเจนหุ้มสำหรับการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน (รูปที่ 2-3

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

น้ำที่เป็นอุดมคติทางชีววิทยาโมเลกุลของน้ำละลาย

รูปคู่อิเลคตรอน โมเลกุลน้ำเป็นปกติ เอียงเล็กน้อยจัตุรมุขกับออกซิเจนที่เป็นศูนย์กลาง ( รูปที่ 2 ( 1 ) สอง unshared อิเล็กตรอนของไฮโดรเจน และอีกสองคนที่เหลือ SP3 -
) วงโคจรครอบครองมุมของจัตุรมุข 105 องศามุมระหว่างก๊าซไฮโดรเจนแตกต่างเล็กน้อยจากอุดมคติทรงสี่หน้ามุม 109.5 องศา .แอมโมเนียยัง tetrahedral
กับ 107 องศา , มุมระหว่างไฮโดรเจน . ซึ่งประกอบด้วยประจุไฟฟ้าลบออกซิเจนอะตอมที่มีน้ำดึงดูดอิเล็กตรอนอยู่ห่างจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนออกจากพวกเขาบางส่วนด้วยประจุบวก
, ในขณะที่สอง unshared อิเล็กตรอนคู่เป็นเขตของประจุลบท้องถิ่น .

รูปที่ 2-1 โมเลกุลน้ำมี
tetrahedral เรขาคณิตเป็นโมเลกุลที่มีประจุไฟฟ้ากระจาย asymmetrically เกี่ยวกับโครงสร้างเรียกว่าขั้ว . น้ำแรงไดโพลเป็นผู้รับผิดชอบค่าไดอิเล็กทริกของสูง เป็นการอธิบายในเชิงปริมาณ โดยกฎหมาย
Coulomb , ความแรงของอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคมีประจุ F ทิศทางตรงกันผกผันสัดส่วนกับค่าไดอิเล็กทริกของรอบ
)ค่าคงที่ไดอิเล็กทริคสำหรับสูญญากาศมีความสามัคคีกัน เพราะฤทธิ์เป็น 1.9 ; - ; และเอทานอล , น้ำ , 78.5 . น้ำจึงช่วยลดแรงของแรงดึงดูดระหว่างขั้วประจุ และสัมพันธ์กับ
ชนิดน้ำสภาพแวดล้อมฟรี ราคาฉนวนค่าคงที่ โพลของแรงและสูงค่าไดอิเล็กทริกให้ละลายน้ำในปริมาณมากของค่า

สารประกอบ เช่น เกลือโมเลกุลของน้ำในรูปแบบของพันธะไฮโดรเจน
นิวเคลียสไฮโดรเจนหุ้มบางส่วน covalently ผูกอิเล็กตรอนถอน ออกซิเจน หรือไนโตรเจนอะตอมสามารถโต้ตอบกับ unshared อิเล็กตรอนคู่กับออกซิเจนหรือไนโตรเจนอะตอม
ในรูปแบบไฮโดรเจนพันธบัตร เนื่องจากโมเลกุลของน้ำประกอบด้วยทั้งคุณลักษณะเหล่านี้ พันธะไฮโดรเจนมีสมาคมของตนเองให้โมเลกุลน้ำในอาร์เรย์ ( รูป
2 ( 2 ) พันธะไฮโดรเจนซึ่งมีผลต่อสมบัติทางกายภาพของผู้ใช้น้ำและสูงเป็นพิเศษ แรงตึงผิวและความหนืด , จุดเดือด โดยเฉลี่ยแต่ละโมเลกุลในของเหลวผ่านสมาคม
พันธะไฮโดรเจนกับ 3.5 ผู้อื่น พันธบัตรเหล่านี้มีทั้งที่ค่อนข้างอ่อนและชั่วคราวที่มีค่าครึ่งชีวิตเพียงไม่กี่นาโนวินาทีหรือน้อยกว่า แตก
ของพันธะไฮโดรเจนในของเหลวน้ำใช้เพียงประมาณ 4.5 kcal / mol , น้อยกว่า 5% ของพลังงานที่ต้องแตกพันธะ O-H โควา .

รูปที่ 2-2 ซ้าย : สมาคมสองโมเลกุลของน้ำ dipolar โดยพันธะไฮโดรเจน ( เส้นประ ) ขวา : ไฮโดรเจนบอนด์ กลุ่มสี่น้ำโมเลกุล ทราบว่าน้ำสามารถให้บริการพร้อมกันทั้งผู้บริจาค
ไฮโดรเจนและไฮโดรเจน
พระนาสิก .พันธะไฮโดรเจนช่วยน้ำละลายหลายอินทรีย์สารชีวโมเลกุลที่ประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันที่สามารถเข้าร่วมในพันธะไฮโดรเจน . ออกซิเจนอะตอมของอัลดีไฮด์และคีโตน
, เอไมด์ เช่นให้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่สามารถให้บริการได้ เช่น ไฮโดรเจนเปรียบเทียบ . กรดอินทรีย์ แอลกอฮอล์และเอมีนสามารถให้บริการทั้งเปรียบเทียบ
ไฮโดรเจนเมื่ออะตอมของไฮโดรเจน ( unshielded ไฮโดรเจนสำหรับการก่อตัวของพันธบัตร ( รูปที่ 2 - 3