华南理工大学：《食品生物化学》课程教学资源（PPT课件）第二十一章 水和冰

第二十一章水和冰

第二十一章 水和冰

主要内容 第一节水和冰的物理性质与结构 第二节食品中的水分状态 第三节水分活度

• 第一节 水和冰的物理性质与结构 • 第二节 食品中的水分状态 • 第三节 水分活度 主要内容

第一节水和冰的物理性质与结构 SOLID LIQUID GAS

第一节 水和冰的物理性质与结构

水在食品中的重要性质 (1)水在4°C时密度最大,为1;0℃C时冰的密度为 0.917。水冻结为冰时,体积膨胀是1.62m1。 (2)水的沸点和熔点相当高 (3)水的比热较大。 (4)水的导热率高,冰的热扩散率比水大。 (5)水的溶解能力强。 (6)介电常数高 (7)表面张力高

一、水在食品中的重要性质 – (1)水在4℃时密度最大，为1；0℃时冰的密度为 0.917。水冻结为冰时，体积膨胀是1.62m1/L。 – (2)水的沸点和熔点相当高。 – (3)水的比热较大。 – (4)水的导热率高，冰的热扩散率比水大。 – (5)水的溶解能力强。 – (6)介电常数高 – (7)表面张力高

二、分子结构 ()水的结构 1、水的分子结构 4个杂化轨道 氢的范德华半径 2px2 2py1 2pz1 0.12nm 由于氧的高负电性, 00965nm O-H共价键具有部分离 O-H共价 子特征 氧的范德华半径 水分子的四面体结构 014nm 有对称型 氧的另外两对孤对电 偶极矩方向 子有静电力 图2-1水的分子结构 H-O键具有电负性 (1)分子形状(2)键角和原子半径

二、分子结构 (一)水的结构 1、水的分子结构 – 4个杂化轨道 2px2 2py1 2pz1 – 由于氧的高负电性， O-H共价键具有部分离 子特征 – 水分子的四面体结构 有对称型 – 氧的另外两对孤对电 子有静电力 – H-O键具有电负性 二、分子结构 (一)水的结构 1、水的分子结构 • 4个杂化轨道 2px2 2py1 2pz1 • 由于氧的高负电 性,O-H 共价键具有部分 离子特 征

l2mn10.33m H Φ2+H 014m2045 0096 Φ+Hs 单个水分子的结构示意图 (1)p2构型;(2)气态水分子的范德瓦尔斯半径

• • （二 ）水和冰的结构

2、水分子的缔合作用 O-H键具有极性 不对称的电荷分布 端建供体 偶极距 分子间吸引力 强烈的缔合倾向氢键 形成三维氢键 四面体结构 解释水的不寻常性 质 图2-2水分子通过氢键形成四面体构型 大圖和小圈分别代表氧原子和氢原子,虚线代表氢键

• O-H键具有极性 • 不对称的电荷分布 • 偶极距 • 分子间吸引力 • 强烈的缔合倾向 • 形成三维氢键 • 四面体结构 • 解释水的不寻常性 质 2、水分子的缔合作用 氢键供体 氢键受体

(二)冰的结构 120° 3 3 w 3 0.452mm 0C时普通冰的晶胞

(二) 冰 的 结 构

■水分子通过四面体之间的作用力结晶 ■○-O核间最相邻距离为0.276nm ■O-O-O键角约109°(四面体角 109°28) ■冰的六面体晶格结构 ■在C轴是单折射,其它方向是双折射 ■结晶对称性:六方晶系的六方形双锥 体组 ■溶质的种类和数量影响冰结晶的结构

◼水分子通过四面体之间的作用力结晶 ◼O-O核间最相邻距离为0.276nm ◼O-O-O键角约109°(四面体角 109°28′) ◼冰的六面体晶格结构 ◼在C轴是单折射，其它方向是双折射 ◼结晶对称性：六方晶系的六方形双锥 体组 ◼溶质的种类和数量影响冰结晶的结构

a a \38 a=0.452m 冰的基础平面(圈圈代表水分子的氧原子) (a)沿C轴方向观察到的六方形结构;(b)基础平面的立体图