Какое свойство воды делает ее растворителем для полярных веществ

“Ил-2 Штурмовик” нового поколения – “Битва за Сталинград” и “Битва за Москву” #14

Вода является полярной молекулой, а также действует как полярный растворитель.Когда химическое вещество называется «полярным», это означает, что положительный и отрицательный электрические заряды распределены неравномерно. Положительный заряд исходит от атомного ядра, а электроны поставляют отрицательный заряд. Именно движение электронов определяет полярность. Вот как это работает для воды.

Полярность молекулы воды

Вода (ч2О) является полярным из-за изогнутой формы молекулы. Форма означает большую часть отрицательного заряда от кислорода на стороне молекулы, а положительный заряд атомов водорода находится на другой стороне молекулы. Это пример полярной ковалентной химической связи. Когда растворенные вещества добавляются в воду, они могут зависеть от распределения заряда.

Причина, по которой форма молекулы не является линейной и неполярной (например, как СО2) из-за разницы в электроотрицательности между водородом и кислородом. Значение электроотрицательности водорода равно 2,1, а электроотрицательности кислорода – 3,5. Чем меньше разница между значениями электроотрицательности, тем более вероятно, что атомы образуют ковалентную связь. Большая разница между значениями электроотрицательности наблюдается с ионными связями. Водород и кислород оба действуют как неметаллы в обычных условиях, но кислород несколько более электроотрицателен, чем водород, поэтому два атома образуют ковалентную химическую связь, но она полярна.

Крайне электроотрицательный атом кислорода притягивает к нему электроны или отрицательный заряд, делая область вокруг кислорода более отрицательной, чем области вокруг двух атомов водорода. Электрически положительные части молекулы (атомы водорода) отклоняются от двух заполненных орбиталей кислорода. По сути, оба атома водорода притягиваются к одной и той же стороне атома кислорода, но они настолько далеки друг от друга, насколько могут быть, потому что оба атома водорода несут положительный заряд. Изогнутая конформация – это баланс между притяжением и отталкиванием.

Помните, что хотя ковалентная связь между каждым водородом и кислородом в воде является полярной, молекула воды в целом является электрически нейтральной молекулой. Каждая молекула воды имеет 10 протонов и 10 электронов для суммарного заряда 0.

Почему вода является полярным растворителем

Форма каждой молекулы воды влияет на то, как она взаимодействует с другими молекулами воды и другими веществами. Вода действует как полярный растворитель, потому что она может быть притянута к положительному или отрицательному электрическому заряду растворенного вещества. Небольшой отрицательный заряд вблизи атома кислорода притягивает соседние атомы водорода из воды или положительно заряженных областей других молекул. Слегка положительная водородная сторона каждой молекулы воды притягивает другие атомы кислорода и отрицательно заряженные области других молекул. Водородная связь между водородом одной молекулы воды и кислородом другой удерживает воду вместе и придает ей интересные свойства, однако водородные связи не так прочны, как ковалентные связи. Хотя молекулы воды притягиваются друг к другу посредством водородных связей, около 20% из них в любой момент времени могут свободно взаимодействовать с другими химическими веществами. Это взаимодействие называется гидратацией или растворением.

ЧАСТЬ 1

1. На какие три группы принято делить химические Элементы, входящие в состав живых организмов, по их относительному содержанию?

Элементы ответа:

1) макроэлементы;

2) микроэлементы;

3) ультрамикроэлементы.

2.Какое свойство воды делает ее универсальным растворителем для полярных веществ?

Молекула воды представляет собой диполь, ее кислородный атом несет частичный отрицательный заряд, а каждый из атомов водорода — положительный. Частично отрицательный атом кислорода притягивается частично положительными атомами водорода. Поэтому молекулы воды связаны между собой нестойкими водородными связями. Благодаря этому вода является универсальным растворителем для веществ, имеющих полярные молекулы. Она образует водородные связи с молекулами веществ.

3. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, и объясните их.

1.Вода — одно из самых распространенных органических веществ на Земле.

2.В клетках костной ткани около 20% воды, а в клетках мозга 85%.

3.Свойства воды определяются структурой ее молекул.

4.Ионные связи между атомами водорода и кислорода обеспечивают полярность молекулы воды и ее способность растворять неполярные соединения.

5. Между атомами кислорода одной молекулы воды и атомом водорода другой молекулы образуется сильная водородная связь, чем объясняется высокая температура кипения воды.

Ошибки допущены в предложениях 1, 4, 5.

1 — вода — неорганическое вещество;

4 — ковалентные связи; полярные соединения;

5 — слабая водородная связь.

4.Тонкий срез картофеля поместили в дистиллированную воду, Какие изменения произойдут в клетках? Ответ поясните.

Ответ:1. клетки набухнут 2. из-за разности концентрации растворов в клетках и в окружающей среде вода начнет поступать в клетки.

5. Объясните, почему при помещении листа элодеи в раствор 10% хлористого натрия, содержимое ее клетки (протопласт) отходит от клеточной стенки.

1) концентрация соли снаружи клетки выше, чем ее концентрация внутри

2) вода поступает из клетки в окружающий раствор

3) объем цитоплазмы уменьшается и протопласт отходит от клеточной стенки

6.Объясните, почему в корневых волосках растений, обитающих на засоленных почвах, очень высокая концентрация минеральных солей.

1) вода поступает в корневые волоски пассивно по законам диффузии (осмоса): из растворов с большей концентрацией воды в растворы с меньшей ее концентрацией

2) высокая концентрация солей в клетках обеспечивает транспорт воды из засоленных почв

7. Как в настоящее время формулируется клеточная теория?

1. Все живые организмы состоят из клеток.
2. Клетки животных и растений сходны по строению, химическому составу, принципам обмена веществ.
3. Клетка — единица строения, функции, развития, размножения организмов.
4. Клетка — функциональная часть многоклеточного организма.
5. Клетка способна к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению

8.Объясните, почему многие животные – обитатели пустынь, обладают запасами жира.

1) В пустыне организмы испытывают недостаток воды

2) в процессе окисления жиров образуется метаболическая вода

9. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки. Объясните их.

1.Улеводы представляют собой соединения углерода и водорода.

2.Различают три основных класса углеводов – моносахариды, дисахариды и полисахариды.

3.Наиболее распространенные моносахариды — сахароза и лактоза.

4.Они растворимы в воде и обладают сладким вкусом.

5.При расщеплении 1 г глюкозы выделяется 35,2 кДж энергии.

Ошибки допущены в предложениях 1, 3, 5.

1 — углерода и воды; 3 — дисахариды; 5 — 17,6 кДж.

10. Докажите, что клетка является саморегулирующейся системой.

ОТВЕТ: Клетка является системой, т.к. состоит из множества взаимосвязанных и взаимодействующих частей – органоидов и др. структур. Эта система является открытой, т.к. в нее поступают из окружающей среды вещества и энергия, в ней осуществляется обмен веществ. В клетке поддерживается относительно постоянный состав благодаря саморегуляции, осуществляемой на генетическом уровне. Клетка способна реагировать на раздражители.

11.Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, объясните их.
1). Большое значение в строении и жизнедеятельности организмов имеют белки.

2). Это биополимеры, мономерами которых являются азотистые основания.

3). Белки входят в состав плазматической мембраны.

4). Многие белки выполняют в клетке ферментативную функцию.

5). В молекулах белка зашифрована наследственная информация о признаках организма.

6). Молекулы белка и тРНК входят в состав рибосом.

Ответы

1. Ошибки допущены в предложениях:
1) 2 — мономерами белков являются аминокислоты;
2) 5 — наследственная информация о признаках организма зашифрована в молекулах ДНК;
3) 6- в состав рибосом входят молекулы рРНК, а не тРНК

12. Почему фермент пепсин, расщепляющий белки в кислой среде желудка, при попадании в двенадцатиперстную кишку теряет свою активность?

Пепсин активен в кислой среде, а в щелочной среде двенадцатиперстной кишки теряет свою активность

13. Объясните, почему изменение аминокислотного состава белка может привести к изменению его биологических свойств

1) первичная структура белка (последовательность аминокислот) определяет дальнейший характер укладки молекулы белка

2) изменение аминокислотного состава может изменить конформацию его молекулы

3) изменение конформации белковой молекулы приводит к разрушению активного центра молекулы и потере биологических свойств

14. Какова роль белков в организме?

Белки выполняют в организме следующие функции:

• строительную (в составе хрящей, сухожилий, волос, ногтей и т.д.);

• сократительную (актин и миозин мышечных волокон);

• транспортную (гемоглобин);

• каталитическую (ферменты);

• защитную (антитела);

• регуляторную (инсулин).

15.Раскройте функции белков, расположенных в плазматических мембранах клетки. Ответ:

1. строительная – входят в состав мембран;

2. транспортная – переносят молекулы и ионы через мембрану;

3. ферментативная – располагаются на мембране и ускоряют реакции обмена веществ

4. сигнальная – обеспечивают раздражимость клетки. 

16. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны. Объясните их.

1.Все присутствующие в организме белки — ферменты.

2.Каждый фермент ускоряет течение нескольких химических реакций.

3.Активный центр фермента строго соответствует конфигурации субстрата, с которым он взаимодействует.

4.Активность ферментов не зависит от таких факторов, как температура, рН среды, и других факторов.

Ошибки допущены в предложениях 1, 2, 4.

1 — не все белки — ферменты;

2 — ферменты специфичны;

4 — активность ферментов зависит от этих и других факторов.

17. Почему некоторые аминокислоты называются незаменимыми?

Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организмах животных и человека, они должны поступать с растительной пищей и не могут быть заменены другими питательными веществами.

18. В чем состоит отличие ферментов от катализаторов неорганической природы?

Элементы ответа:

1) один фермент катализирует только одну реакцию;

2) активность ферментов ограничена довольно узкими температурными рамками;

3) ферменты активны при определенных значениях рН.

19. В чем сходство ферментов и неорганических катализаторов?

1) они снижают энергию активации (эта энергия необходима для того, чтобы заставить субстраты (вещества) вступить в реакцию)

2) они не изменяют направления реакции, а лишь изменяют скорость ее протекания

3) в катализируемой реакции всегда затрачивается меньше энергии, чем в некатализируемой

20. Почему повышение температуры выше 40° опасно для жизни?

Многие белки выполняют в клетках роль катализаторов -ферментов. Действуют ферменты только при определенной температуре (оптимально 38 °С) и рН среды. Длительное повышение температуры выше 38 °С вызывает изменение в структуре молекулы фермента (денатурацию), ее активность снижается, а затем прекращается. Это приводит к нарушению всего обмена веществ.

При температуре выше 40 °С происходит денатурация белков, в том числе ферментов.

21.Чем объясняется огромное разнообразие белков, образующихся в живых организмах? Укажите не менее трёх причин.

Ответ:

1) разнообразием аминокислот, входящих в состав молекул белков;

2) последовательностью расположения аминокислот в молекулах белка;

3) числом аминокислот, входящих в молекулы белков.

22. Одним из свойств белков является их способность к ренатурации. Что это такое и при каком условии она возможна?

Ренатурация – это восстановление природной структуры белка. Она возможна только в том слу­чае, если не нарушена первичная структура белковой молекулы.

23.Какова природа большинства ферментов и почему они теряют активность при повышении уровня радиации? 
Элементы ответа; 1) большинство ферментов – белки; 2) под действием радиации происходит денатурация, изменяется структура белка-фермента. 

24. Почему опасно употреблять в пищу грибы, собранные около автомобильной трассы?

В них накапливаются ядовитые вещества (соли свинца и других тяжелых металлов), которые могут вызвать отравления и даже смертельный исход. Кроме того, соли тяжелых металлов вызывают денатурацию белков, из которых построен организм.

25. Какова причина отторжения пересаженных органов и тканей?

Иммунная реакция организма на чужеродные клетки и белки

26.Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.

1.         Нуклеиновые кислоты – это биологические полимеры.

2.         В клетке присутствуют два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.

3.         Нуклеиновые кислоты состоят из нуклеотидов.

4.         В состав ДНК и РНК входят одинаковые нуклеотиды.

5.         Все нуклеиновые кислоты в клетке образуют двойные спирали.

Элементы ответа:

1)         4 — в состав ДНК входят дезоксирибонуклеотиды, а в состав РНК — рибонуклеотиды, кроме того нуклеотиды ДНК содержат азотистое основание тимин, а в РНК он отсутствует и заменен урацилом;

2)         5 — двойная спираль характерна для ДНК, а РНК — это одноцепочечная молекула.

27. Содержание нуклеотидов в цепи и РНК следующее: аденилового — 40%, гуанилового — 20%, цитидилового — 10%, урацилового — 30%. Определите процентный состав нуклеотидов участка двухцепочечной молекулы ДНК, являющегося матрицей для этой и РНК.

Элементы ответа:

1)         В соответствии с правилом комплементарности в одиночной цепочке ДНК, являющейся матрицей для синтеза данной иРНК, имеется следующее содержание нуклеотидов: тимидинового — 40%, цитидилового — 20%, гуанилового — 10%, аденилового — 30%;

2)         так как ДНК — это двухцепочечная молекула, построенная по принципу комплементарности, то в ней содержание тимидиновых остатков равно количеству адениловых, а суммарно их 40 + 30 = 70%, 35% адениловых и 35% тимидиновых. Аналогично суммарно цитидиловых и гуаниловых 20 + 10 = 30%, цитидиловых — 15% и

15% — гуаниловых.

28. Какие свойства ДНК подтверждают, что она носитель генетической информации?

Способность к репликации, комплементарность двух цепей, способность к транскрипции.

 29

. Почему молекула ДНК длиной в 1 м умещается в клетке?

Потому что она скручивается в глобулу (шар).

 30. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены. Объясните их.

1.Генетическая информация заключена в последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот.

2.Она передается от иРНК к ДНК.

3.Генетический код записан на «языке РНК».

4.Код состоит из четырех нуклеотидов.

5.Почти каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном.

6.Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

7.У каждого живого организма свой генетический код.

Ошибки допущены в предложениях 2, 4, 6.

2 — информация передается от ДНК к иРНК; 4 — кодон состоит из трех нуклеотидов; б — генетический код универсален для всех организмов.
31. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их.

1.Информационнная РНК синтезируется на молекуле ДНК.

2.Ее длина не зависит от объема копируемой информации.

3.Количество иРНК в клетке составляет 85% от всего количества в клетке.

4.В клетке существует три вида тРНК.

5.Каждая тРНК присоединяет определенную аминокислоту и транспортирует ее к рибосомам.

6.У эукариот тРНК намного длиннее, чем иРНК.

Ошибки допущены в предложениях 2, 3, 4, 6.

2 — зависит; 3 — 5 %; 4 — около 40 видов; 6 — гораздо короче (70—90 нуклеотидов).

32. Какова роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка?

Элементы ответа:

1) в ДНК хранится информация о первичной структуре молекул белка

2) с ДНК информация переписывается на иРНК, которая переносит ее из ядра к рибосоме, иРНК служит матрицей для сборки молекул белка

3) тРНК присоединяют аминокислоты и доставляют их к месту сборки молекулы белка — к рибосоме

33. В чем отличия ДНК и РНК?

Элементы ответа:

1) ДНК содержат дезоксирибозу, РНК — рибозу;

2) ДНК содержат тимин, РНК — урацил;

3) ДНК содержат две цепи, РНК, как правило, имеют лишь одну цепь;

4) цепи ДНК длиннее, чем РНК.

34. В чем заключается сходство в строении молекул белков и нуклеиновых кислот?

Белки и нуклеиновые кислоты — это полимеры, состоящие из мономеров, соединенных ковалентными связями. Молекулы белков и нуклеиновых кислот способны компактно укладываться.

35.В каких случаях изменение последовательности нуклеотидов ДНК не влияет на структуру и функции соответствующего белка?

Ответ:

1) если в результате замены нуклеотида возникает другой кодон, кодирующий ту же аминокислоту;

2) если кодон, образовавшийся в результате замены нуклеотида, кодирует другую аминокислоту, но со сходными химическими свойствами, не изменяющую структуру белка;

3) если изменения нуклеотидов произойдут в межгенных или нефункционирующих участках ДНК.

36.Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?

Ответ:

1) содержат ДНК, в которой закодирована наследственная информация;

2) способны к самоудвоению за счёт репликации ДНК;

3) способны равномерно распределяться в клетках при делении, обеспечивая преемственность признаков.

37. Какую функцию в клетке выполняют молекулы РНК?

Информационные РНК доставляют информацию о белковых молекулах из ядра к месту синтеза белков, т. е. в рибосомы. Транспортные РНК приносят в рибосомы аминокислоты, из которых синтезируются полимерные цепи белков. Рибосомные РНК входят в состав самих рибосом, обеспечивая выполнение рибосомами их функций.

что все виды РНК участвуют в едином процессе — биосинтезе белков.

38.Чем обусловлена специфичность ДНК организма каждого вида?

1. Молекула ДНК отличаются числом нуклеотидов

2. последовательность нуклеотидов

3. числовым соотношением видов нуклеотида