Строение воды. Водородные связи воды

Вода является растворителем и обладает уникальными свойствами, определяющими ее идеальную пригодность для той биологической роли, которую она выполняет.

Достойны упоминания и другие свойства воды, такие, как высокое поверхностное натяжение, низкая вязкость, относительно высокие температуры плавления и кипения и более высокая плотность в жидком состоянии, чем в твердом.

Эти важные свойства воды крайне существенны для биологических процессов, в то же время благодаря им создаются трудности при попытке количественного расчета термодинамических характеристик водных систем в жидком состоянии. Отсутствие удовлетворительного общего уравнения для жидкого состояния также осложняет ситуацию. Если для газов выведено несколько рабочих уравнений состояния (уравнение идеального газа, уравнение Ван-дер-Ваальса для реальных газов и т. д.), то для жидкостей аналогичных обобщений не существует.

Развитие этих идей привело к гипотезе о структуре, насыщенной водородными связями и богатой областями, содержащими упорядоченно уложенные цепи связанных друг с другом молекул воды и напоминающими структуру льда.

Структура льда при обычных давлениях — хорошая отправная точка, с которой можно начать рассмотрение жидкой воды. Молекулы воды во льду связаны друг с другом водородными связями и образуют тетраэдры. Кристаллическая решетка льда похожа на решетку тридимитной формы Si02, для которой тоже характерно тетраэдрическое положение атомов.