Водородные связи в воде – в чем их особенность и уникальность?

Водородные связи: какие уникальные свойства они придают воде и какую пользу приносят человеку?

В природе, основной функцией химических элементов, является образование соединений, которые будут иметь стабильную и устойчивую структуру. Это позволяет с минимальными затратами расходовать максимум энергии.

На сегодняшний день известно, что связи могут быть:

• межмолекулярными;
• ковалентными;
• ионными;
• металлическими.

Водородная связь между самим водородом и атомом любого другого химического элемента (главное, чтобы у него была больший уровень электроотрицательности) обладает особыми свойствами.

Особенности водородных связей

Водородные связи в природе, при конкретных, подходящих условиях окружающей среды, могут возникать самопроизвольно. Различают два типа таких связей:

• внутримолекулярные;
• межмолекулярные.

Основная особенность таких образований – атомы, которые контактируют с водородом, облают высокой электроотрицательностью. Крепость такой связи напрямую зависит от электроотрицательности атома, вступающего в контакт с водородом.

Особенности видов водородных связей

Любое вещество (вода, фтороводород и пр.), в основе которого лежит водородная крепкая химическая связь, содержит атомы с зарядами, имеющими частичное значение. То есть частично положительное, либо частично отрицательное. Основные виды водородной связи это:

• Внутримолекулярная. Возникают при образовании химических связей в пределах одной молекулы. Такой тип встречается в различных углеводах, белковых соединениях, оксикислотах, многоатомных спиртах (например глицерине) и пр.
• Межмолекулярная. Именно такой тип связи возникает между молекулой водорода и иным элементом, который имеет высокую электроотрицательность и может легко притягивать электроны. Помимо того, что такую связь можно наблюдать в воде, она характерна и для карбоновых кислот (например, муравьиной кислоты), аммиака, аминокислот и односпиртов (к примеру, метанола).

Как образуется такой вид связи?

Отчасти механизм, в результате которого образуется межмолекулярная водородная связь, донорно-акцепторный. Также он и электростатический. Донором в образовавшейся паре (на уровне электронов) выступает компонент с сильной электроотрицательностью. Межмолекулярная прочная водородная связь, например, для получения воды, образуется в результате взаимодействия атомов водорода с такими же частицами кислорода. Также часто связь возникает с атомами азота или фтора. Атом водорода, естественно, является акцептором, крепко объединенным с донорским материалом.

Характерными особенностями, которыми обладает такая химическая связь, являются насыщаемость и пространственная направленность. Сильно электроотрицательные атомы способны образовывать водородные связи высокой прочности.

Основными видами элементов, образованных благодаря водородной связи, являются:

• Вода. Химическая формула H2O. Вода может быть в трех состояниях, эти свойства обычной воды ей дает именно водородная образованная связь. Вещество может быть в виде пара, жидкости или льда.
• Фтороводород. Химическая формула HF. Является газом. Однако водородная связь, дает дополнительные возможности полученному веществу, между водой и, растворенным в ней фтороводородом, происходит дополнительная реакция и образуется плавиковая кислота. То есть водородная связь со фтороводородом позволяет получить не одно новое уникальное вещество.
• Растворы органических аминов и аммиака. Эти вещества хорошо растворяются в воде, образуя новые соединения.
• Органические соединения. В них содержатся такие связи, как NH или OH. К таким веществам относят: карбоновые кислоты, аминокислоты, анилин (либо его производные), растворы моно- и дисахаридов (свойства воды позволяют ей взаимодействовать с углеводами), спирты, амины, фенолы и белки.

Благодаря водородным связям воды и другие вещества имеют особые химические и физические характеристики. К примеру, благодаря дополнительному притяжению, которое возникает между молекулами, кипение веществ затрудняется. Роль водородной связи в данном случае – повышение (его можно даже назвать аномальным) температуры их кипения.

Линейное изменение температуры, необходимой для кипения, не наблюдается в веществах H2Te, H2Se, H2S и H2O. К примеру, аномально высокой температурой кипения воды, по расчетам, должна считаться температура не менее -61С. В реальности же она намного выше. Как мы знаем, температура кипения воды составляет +100С. Такую аномалию в свойствах воды как раз и можно объяснить именно водородными связями, образованными между молекулами вещества. В итоге способность воды оставаться жидкостью сохраняется при обычных температурных условиях – от 0С до 20С.

Какие свойства водородная связь придает воде?

Роль крепкой водородной химической связи весьма важна для изменений, которые происходят в свойствах обычной воды. Оксид водорода (второе название вещества) состоит из одного атома O (кислород) и двух атомов H (водород). Особенность полученного соединения – способность образовать максимально прочную межмолекулярную связь. Именно благодаря образованным водородным крепким связям в итоге вода имеет особенные свойства, что позволяет ей быть уникальным веществом. К особенностям относят:

• Способность образовывать отдельные конгломераты. Нецелостные структуры водой образуются при температуре ниже, чем температура ее кипения, но не и не ниже 0С.
• Растворение других веществ. Вода – это сильнополярный растворитель высокого качества.
• Пониженная плотность. В агрегатном твердом состоянии, если сравнивать с жидким состоянием, плотность воды значительно снижается.
• Повышенная температура кипения. Вода способна изменять свое жидкое состояние на твердое или газообразное весьма в узком температурном интервале.

То есть, способность легко образовывать крепкие водородные связи у H2O (воды), придает ей много необычных свойств. Стоит узнать о них более подробно:

• Плотность. У воды максимальная плотность достигается при температуре +4С. В холодное время года, когда водоемы охлаждаются, сверху остается именно самая холодная вода, так как она обладает более низкой плотностью. В это время прекращается смешивание слоев вещества. Именно поэтому на поверхности образуется лед. Ведь самая холодная вода остается наверху длительное время. Таким образом нижние, более теплые слои, оказываются под защитой и не замерзают. Благодаря этому в водоемах не погибают различные живые существа. В процессе понижения температуры число водородных связей между молекулами воды увеличивается. Благодаря этому молекулы воды располагаются относительно друг друга таким образом, что между ними возникают пустоты. Лед имеет кристаллическую решетку с ажурным строением. Если бы свойства воды были обычными, а не уникальными, то лед (являясь твердым веществом) имел бы большую плотность. Соответственно, во время заморозков он бы опускался на дно водоемов. Это привело бы к гибели живых существ, обитающих там. Помимо этого, во время оттепели лед не смог бы растаять, так как он был бы защищен большим слоем воды.
• Температура. Водородная связь помогает молекулам объединятся, образуя целые большие группы. Благодаря этому процесс испарения воды затрудняется. Это свойство обуславливает тот факт, что температура кипения и плавления вещества значительно повышается. Это считается аномалией, которая возникает из-за крепкого сцепления молекул.
• Теплоемкость. Стандартно этот параметр равен 4.18 Дж/к на К. К примеру, теплоемкость железа в 10 раз меньше, а у золота даже в 40 раз меньше. То есть, вода – вещество, которое требует максимального (по сравнению с остальными) затрат теплоты, для того чтобы повысить или понизить его температуру хотя бы на 1С. Поэтому при наступлении заморозков вода достаточно медленно наступает, а с наступлением лета еще медленнее нагревается. Это уникальное свойство делает воду переносчиком тепловой энергии на всей планете и его регулятором.
• Поверхностное натяжение. У воды оно очень высокое. Если нет силы тяжести, то вещество приобретает форму шара. Лучше всего это явление видно во время дождя, когда капли падают вниз. Сферическую форму вода принимает из-за когезии. Это способность молекул вещества крепко сцепляться между собой, благодаря водородным связям. В самом верхнем слое воды ее молекулы испытывают воздействие силы межмолекулярного притяжения не со всех сторон, а только с одной. Частицы, расположенные внутри, в толще воды, «тянут» молекулы внешнего слоя вниз. Благодаря этому образуется внешняя пленка, достаточно упругая. Поэтому некоторые живые существа (например, водомерка) и даже предметы (иголка из стали) могут лежать на воде и не тонут. Они лишь слегка прогибают пленку. Есть животные, которые передвигаются не по внешней, а по внутренней стороне натянутой пленки. К примеру, катушки и прудовики (очень маленькие улитки). Передвигаясь таким образом, они добывают себе пропитание. Вода находится на втором месте по уровню поверхностного натяжение. Данный показатель выше только у ртути. Пленка на поверхности воды способна выдерживать достаточно большое давление. Именно натяжение на самой поверхности воды, его сила, заставляет воду питать растения, поднимаясь на поверхность почвы из ее глубоких слоев.

На самом деле, уникальных свойств у данного вещества множество. К примеру, благодаря образованным водородным крепким связям в любом состоянии вода (практически всегда) имеет достаточно высокую четкую прозрачность.

Как такие связи помогают современному человеку?

На сегодняшний день популярность набирает водородная терапия. Это уникальный способ избавиться от большого количества заболеваний. На сайте hrw-energy.ru можно приобрести уникальные водородные таблетки с молекулярным водородом. Этот элемент считается максимально эффективным антиоксидантом на сегодняшний день. Данный атом легко может проникать сквозь мембрану клеток, благодаря своему маленькому размеру.

Таблетки Drink HRW Rejuvenation помогают получить молекулярный водород и обогатить им воду для питья, получив максимально качественный продукт. Концентрация инертного растворенного газа достигает 8.0 мг/л. Применять водородные таблетки рекомендуется людям с:

• повышенным уровнем холестерина;
• постоянными физическими нагрузками;
• нарушениями обменных процессов;
• ожирением;
• ослабленным иммунитетом;
• нарушениями работы пищеварительного тракта;
• заболеваниями, имеющими воспалительный характер.

Регулярное использование водородных таблеток помогает:

• Избежать появления атеросклероза. Водородная вода помогает нормализовать липидный профиль и снизить уровень воспаления стенок сосудов.
• Восстановить ткани легких (особенно после COVID). Водород позволяет дыхательной системе восстанавливаться максимально быстро и укрепить иммунитет в целом.
• Предупредить заболевания сердечно-сосудистой системы. H2 обладает антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Это помогает укрепить эндотелий (ткани внутренних стенок сосудов) и избежать появления фиброза миокарда (сердечной мышцы).
• Восстановить слизистые оболочки и кожные покровы. При регулярном принятии водородных ванн тургор дермы улучшается, она становится более упругой и гладкой, морщины быстро разглаживаются. В процессе образуется коллаген первого типа и нормализуется функционирование сальных желез.
• Регулировать обменные процессы и снизить вес. Водород оказывает положительное влияние на каждый процесс метаболизма на внутриклеточном уровне. При регулярном потреблении водородной воды можно снизить в организме уровень холестерина и количество жирных кислот. Также рекомендуется употреблять такую воду людям с диабетом, так как она позволяет восстанавливать снижать уровень глюкозы в крови и повысить чувствительность инсулиновых рецепторов.
• Снизить риск возникновения заболеваний печени. Водород частично выполняет роль гепатопротектора. Благодаря ему инактивируются активные кислородные форсы, а также снижается токсическая и инфекционная нагрузка на печень.
• Нормализовать функционирование органов пищеварительной системы. При регулярном приеме воды с водородными таблетками увеличивается видовое разнообразие и количество представителей микрофлоры кишечника. Это способствует нормальной работе всей пищеварительной системы. Водородная вода легко всасывается ворсинками кишечника. В итоге перистальтика усиливается, что способствует нормализовать стул и избавиться от хронической диареи или запоров.

Также стоит отметить и другие положительные эффекты от применения Drink HRW Rejuvenation. К ним можно отнести:

• активизацию иммунных процессов;
• повышение сопротивляемости инфекционным заболеваниям;
• нормализацию режима сна;
• улучшение эмоционального состояния человека;
• снижение стресса;
• повышение работоспособности.

По сути, водородные химические связи, которые есть в воде, придают ей не только уникальные свойства, такие как, к примеру, прозрачность, но и помогают восстановить здоровье человека. Препарат Drink HRW Rejuvenation растворяется в воде всего за 60 секунд, но при этом обладает максимальным позитивным воздействием на весь организм. При этом таблетки получили все международные разрешения, а его производство ведется под строжайшим контролем.