《食品化学与营养》 第三章(3-2) 水的结构与性质

第3章水分 Water

第3章 水分 Water

主要内容 一节水在生物体内的含量、功能与供给量 二节水的结构与性质 三节食品中水分状态 四节水分活度与等温吸湿曲线 五节食品中水分与食品保藏性 六节水分的测定 重、难点:水分状态、水分活度与等温吸湿 曲线

主要内容 一节 水在生物体内的含量、功能与供给量 二节 水的结构与性质 三节 食品中水分状态 四节 水分活度与等温吸湿曲线 五节 食品中水分与食品保藏性 六节 水分的测定 重、难点：水分状态、水分活度与等温吸湿 曲线

第二节水的结构与性质 、水的结构 二、水与冰的性质

第二节 水的结构与性质 一、水的结构 二、水与冰的性质

水的结构 1、水的分子结构 012mn0 Φ+H 104.5° H 014nm 0.096 +A+HIs 单个水分子的结构示意图 (1)sp2构型;(2)气态水分子的范德瓦尔斯半径

一、水的结构 1、水的分子结构

水分子(H2O中 >O原子的外层电子构型为2S2P4,成键时先行杂化 而成4个SP3杂化轨道,其中两个轨道有未成对的单 电子,另两个轨道各有一对成对的电子,四个轨道 成正四面体;前两个轨道未成对电子分别与2个H原子 的1S轨道重叠产生两个0一H共价键,结合成两个 共价键(具有40%离子特性),即形成一个水分子

➢O原子的外层电子构型为2S22P4，成键时先行杂化 而成4个SP3杂化轨道，其中两个轨道有未成对的单 电子，另两个轨道各有一对成对的电子，四个轨道 成正四面体;前两个轨道未成对电子分别与2个H原子 的1S轨道重叠产生两个O－H共价键，结合成两个σ 共价键(具有40%离子特性)，即形成一个水分子。 水分子(H2O)中:

单个水分子的结构特征 1.H2O分子的四面体结构有对称型 2.HO共价键有离子性. 3.氧的另外两对孤对电子有静电力 4.HO键具有电负性

单个水分子的结构特征: 1. H2O分子的四面体结构有对称型. 2. H-O共价键有离子性. 3. 氧的另外两对孤对电子有静电力. 4. H-O键具有电负性

2、水分子间的缔合 原因: 水分子中的电荷是非对称分布的。由于O 的高电负性,水分子中O-H共用电子对 强烈地偏向于○原子一边,使得H原子带 有部分正电荷(δ+),成为强极性分子 每个水分子上的H因正电性可以和另一个 H2O分子的负电性O原子的孤对电子相吸 引,而形成氢键,使2个、3个分 子缔合起来

2、水分子间的缔合 原因： ➢水分子中的电荷是非对称分布的。由于O 的高电负性，水分子中O－H共用电子对 强烈地偏向于O原子一边，使得H原子带 有部分正电荷（δ＋），成为强极性分子。 每个水分子上的H因正电性可以和另一个 H2O分子的负电性O原子的孤对电子相吸 引，而形成氢键，使2个、3个……水分 子缔合起来

水分子的缔合 四面体构型中水分的氢键结合 (虚线表示氢键)

水分子的缔合

>如果以1个H2O为中心,它可以与另外4个H2O 之间同时形成4个氢键,其中中心分子做了2次氢 供体和2次氢受体。理论上讲,每个H2O分子都 可以成为中心分子,只要不在界面上,与4个 H2O分子缔合成正四面体。液态水就是由若干水 分子以三维氢键缔合而成的高度组织化的整体 称“水分子簇” 水分子间的吸引力比同样靠氢键结合在一起 的其他小分子要大得多(例如NH3和HF)

➢如果以1个H2O为中心，它可以与另外4个H2O 之间同时形成4个氢键，其中中心分子做了2次氢 供体和2次氢受体。理论上讲，每个H2O分子都 可以成为中心分子，只要不在界面上，与4个 H2O分子缔合成正四面体。液态水就是由若干水 分子以三维氢键缔合而成的高度组织化的整体－ 称“水分子簇” 。 水分子间的吸引力比同样靠氢键结合在一起 的其他小分子要大得多(例如NH3和HF)

HX 0—H H H HX 图3-4氢氧根离子的结构和 图3-3水合氢离子的结构及 氢键结合的可能结构(虚 其和氢键结合的可能结线表示氢键,代表溶 构(虚线表示氢键) 质或水分子

图3-3 水合氢离子的结构及 其和氢键结合的可能结 构(虚线表示氢键) 图3-4 氢氧根离子的结构和 氢键结合的可能结构(虚 线表示氢键，HX代表溶 质或水分子) O H + H H O H H X HX