წყალბადური ბმები წყალში

შენ მოლაპარაკე წყლის ტომარა ხარ, რომელსაც სწავლისა და შექმნის უნარი აქვს. კარგი, მთლად ასეც არაა, მაგრამ სიმართლესთან ახლოსაა, რაკი ადამიანის სხეულის 60-70% წყალია. და ეს მხოლოდ ადამიანებს არ ეხებათ— ცხოველების უმეტესობა და ყველაზე პატარა ბაქტერიაც კი, უმეტესად წყლისგანაა$^1$start superscript, 1, end superscript შემდგარი. წყალი უმთავრესია სიცოცხლის არსებობისთვის. ეს შეიძლება დრამატულად ჟღერდეს, მაგრამ სიმართლეა — და დრამატული რამეები, რომლებიც ამასთანავე ნამდვილიცაა, სწორედ ისაა, რაც ცხოვრებას საინტერესოს ხდის! ორგანიზმის უჯრედული ქიმიისა და მეტაბოლიზმის უმეტესობა ხდება უჯრედებში, წყლით გაჯერებულ ბლანტ ნივთიერებაში, რომელსაც ციტოზოლი ეწოდება.

წყალი არამხოლოდ ძალიან გავრცელებულია ორგანიზმების სხეულებში, მას ასევე იშვიათი ქიმიური თვისებები აქვს, რომლებიც მას სიცოცხლისთვის აუცილებელ ფაქტორად აქცევს. ეს თვისებები ბიოლოგიის მრავალი სხვადასხვა დონისთვისაა მნიშვნელოვანი, უჯრედიდან ორგანიზმებამდე და ეკოსისტემამდე. წყლის სიცოცლისთვის ხელშემწყობი თვისებების შესახებ შეგიძლიათ მეტი შეიტყოთ შემდეგი სტატიებიდან:

წყლის ეს უნიკალური თვისებები შეესაბამება მისი მოლეკულების პოლარობას და განსაკუთრებით, მათ შესაძლებლობას, შექმნან წყალბადური ბმები ერთმანეთს შორის და სხვა მოლეკულებთან. ქვევით ვნახავთ, როგორ მუშაობს ეს წყალბადური ბმები.

წყლის ქიმიური ქცევის გასაგებად აუცილებელია მისი მოლეკულური სტრუქტურის გაგება. წყლის მოლეკულა შედგება ჟანგბადის ატომთან დაკავშირებული ორი წყალბადის ატომისაგან და მთლიანი სტრუქტურა ჩაღუნულია. ეს იმიტომ, რომ ჟანგბადის ატომი, წყალბადის ატომებთან ბმების წარმოქმნის გარდა, ატარებს თავისუფალი ელექტრონების 2 წყვილს. ყველა ელექტრონული წყვილი—საზიარო და თავისუფალი—ერთმანეთს აბათილებს.

ყველაზე ურყევი ფორმაა ის, რომელიც მათ ერთმანეთისგან ყველაზე შორს ათავსებს: ტეტრაედრი, $\text{O}-\text{H}$start text, O, end text, minus, start text, H, end text ბმები წარმოქმნიან ოთხი „ფეხიდან" ორს. განცალკევებული წყვილები ოდნავ უფრო მომგერიებლებია, ვიდრე დაკავშირებული ელექტრონები, ამრიგად, $\text{O}-\text{H}$start text, O, end text, minus, start text, H, end text ბმებს შორის კუთხე იდეალური ტეტრაედრის კუთხეზე, 109° -ზე ოდნავ ნაკლებია, დაახლოებით 104,5°.$^2$squared

ვინაიდან ჟანგბადი უფრო მეტად ელექტროუარყოფითია, ვიდრე წყალბადი, $\text{O}$start text, O, end text ატომი იზიდავს ელექტრონებს და $\text{H}$start text, H, end text ატომებისგან მოშორებით ინახავს. ამის წყალობით, წყლის მოლეკულის ჟანგბადის დაბოლოება ნაწილობრივ უარყოფითათაა დამუხტული, როდესაც წყალბადის დაბოლოებას ნაწილობრივ დადებითი მუხტი აქვს. წყალი კლასიფიცირებულია, როგორც პოლარული მოლეკულა, მისი პოლარული კოვალენტური ბმებისა და გაღუნული ფორმის გამო$^{2,3}$start superscript, 2, comma, 3, end superscript.

პოლარულობის გამო წყლის მოლეკულები იზიდავს ერთმანეთს. წყალბადის ატომის დადებითი ბოლო უკავშირდება სხვა, ჟანგბადის ატომის უარყოფით ბოლოს.

ეს მიზიდულობები წყალბადური ბმების მაგალითია, სუსტი ურთიერთქმედებები, რომლებიც ხორციელდება ნაწილობრივ დადებითად დამუხტულ წყალბადსა და მეტად ელექტროუარყოფით ატომს, ჟანგბადს შორის. წყალბადურ ბმაში ჩართული წყალბადის ატომები უნდა უერთდებოდეს ელექტროუარყოფით ატომებს, როგორებიცაა: $\text{O}$start text, O, end text, $\text{N}$start text, N, end text, or $\text{F}$start text, F, end text.

წყლის მოლეკულებს სხვა პოლარული მოლეკულები და იონებიც იზიდავენ. დამუხტულ ან პოლარულ ნივთიერებას, რომელიც ურთიერთმოქმედებს და იხსნება წყალში, ეწოდება ჰიდროფილური:ჰიდრო ნიშნავს „წყალს", ფილური კი - „მოყვარულს". ამის საპირისპიროდ, არაპოლარული მოლეკულები, როგორებიცაა ზეთი და ცხიმები, წყალთან კარგად არ ურთიერთმოქმედებს. ისინი წყალში გახსნის მაგივრად, ეყოფიან მას და ეწოდებათ ჰიდროფობური: ფობური ნიშნავს „მოშიშს." შეიძლება შეგინიშნავთ, რომ ეს სალათის საკმაზი ზეთისა და ძმრის არც ისე მოსახერხებელი თვისებაა. ძმარი არსებითად, უბრალოდ წყალია, ცოტაოდენი მჟავით.