Biofyzika

2.4.1 Polární chování vody

Atom kyslíku má původně 6 valenčních elektronů, atom vodíku jeden. Tím, že každý vodík bude sdílet svůj elektron s jedním atomem kyslíku, dosáhne vodík elektronové konfigurace vzácného plynu helia a kyslík konfigurace vzácného plynu neonu.
 
Předpoklad, že každá z elektronových dvojic je rovnoměrně rozdělena mezi kyslík a vodík, je však částečně formální. Kyslík má větší afinitu k elektronům, a proto nebudou sdílené elektronové dvojice rozděleny symetricky mezi kyslík a vodík, ale budou posunuty směrem ke kyslíku. Následkem toho vznikne na atomu kyslíku záporný, a na atomech vodíku kladný náboj. Kromě toho nejsou atomy v molekule vody v jedné přímce, ale leží v rozích rovnoramenného trojúhelníku, v němž obě vazby svírají úhel 105°, jak je naznačeno na obr. 2.7. Proto si můžeme molekulu vody představit jako částici, která na straně kyslíku nese záporný, na straně vodíku kladný elektrický náboj. Má tedy charakter dipólu. Elektron vodíku může být sdílen s atomem kyslíku jiné molekuly vody. Umožňuje tak vedlejší vazbou vzájemné spojení obou molekul. Tato vzájemná vazba se nazývá vodíkový můstek. Energie této vazby se blíží energii slabších kovalentních vazeb (1045 kJ.mol-1). Touto vazbou může být svázáno více molekul.
Voda je tedy schopna pomocí vodíkových můstků vytvářet celé řetězce, které na jednom konci nesou kladný, na druhém záporný náboj. Proto je voda polárním rozpouštědlem. Mechanizmus rozpouštění iontového krystalu ve vodě spočívá v tom, že kladné konce řetězců vody se orientují k záporně nabitým iontům a naopak záporné konce ke kladně nabitým iontům a vytrhnou ionty z krystalové mříže. Podobně je tomu u polárních sloučenin vázaných chemickou vazbou (např. organické sloučeniny), které, podobně jako voda, se skládají z molekul, u nichž v jednom místě převládá kladný, ve druhém záporný náboj. Také zde se řetězce vody orientují svými konci k opačně nabitým místům molekuly, obalí molekulu a umožní tak její uvedení do pravého roztoku.