How polarity makes water behave strangely - Christina Kleinberg

Как полярность влияет на необычные свойства воды? — Кристина Кляйнберг

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Переводчик: Nataliia Pysemska Редактор: Yulia Kallistratova

How come some insects are able to walk

Как некоторым насекомым удаётся держаться на поверхности пруда,

on the surface of a pond,

but you quickly sink to the bottom

а вы сразу тонете, когда пытаетесь идти по воде?

when you try to walk on water?

And why do lakes freeze from the top down in winter?

И почему зимой озёра замерзают сверху вниз?

In a word, the answer to all these questions is polarity.

Говоря кратко, ответ на эти вопросы — полярность.

Water is a simple molecule

Вода является простой молекулой,

made up of one oxygen atom and two hydrogen atoms,

состоящей из одного атома кислорода и двух атомов водорода,

but it is essential to life.

при этом она необходима для жизни.

In fact, water makes up approximately 60%

Фактически вода составляет около 60% веса тела взрослого человека.

of the adult human being's body weight.

The polarity within those water molecules

Полярность внутри этих молекул воды даёт веществу в целом свойства,

gives this common substance the properties

that make it unique and life-sustaining.

делающие воду уникальной и способной поддерживать жизнь.

Polarity refers to the unequal sharing

Полярность направлена на неравное деление электронов в молекуле.

of electrons within a molecule.

For water, the bonding between the oxygen atom

В случае с водой связь между атомом кислорода и двумя атомами водорода

and two hydrogen atoms within a single water molecule

внутри молекулы воды напоминает перетягивание каната

is like a tug-of-war between a big, strong football player

между сильным футболистом и милым маленьким ребёнком.

and a cute little toddler.

Oxygen is a larger atom,

Кислород является более крупным атомом,

with more protons in its nucleus than hydrogen.

у него больше протонов в ядре, чем у водорода.

These positive charges are like a person's physical strength.

Эти положительные заряды сравнимы с физической силой человека.

Они могут привлекать и привязывать отрицательно заряженные электроны,

They're able to attract

the negatively charged electrons in the bond,

just like a strong individual is able to overpower

как сильный человек способен победить более слабого

a weaker individual in a tug of war.

в перетягивании каната.

So, oxygen is able to attract

Итак, кислород способен притягивать больше электронов, чем положено.

more than its fair share of electrons.

Because hydrogen is smaller and has less strength,

Поскольку водород меньше и слабее,

или у него меньше протонов,

or fewer protons,

it loses the tug of war

он проигрывает в перетягивании каната

and attracts fewer than its fair share of electrons.

и притягивает меньше электронов, чем ему положено.

So, the oxygen in water behaves as though it's negative,

Итак, кислород в воде действует словно он отрицательный,

and the hydrogens behave as though they're positive.

а атомы водорода — как положительные.

The bonds within a single water molecule

Связи внутри каждой молекулы воды называют «полярными ковалентными связями».

are called polar covalent bonds.

Covalent means that the electrons are shared.

«Ковалентная» означает, что электроны общие.

But, as we just learned,

Но, как мы уже знаем,

polar means that these electrons are not shared equally.

«полярная» предполагает неравное разделение электронов.

In water, the oxygen acts negative

В воде кислород действует как отрицательный элемент,

and the hydrogens act positive.

а атомы водорода — как положительные.

Since negative and positive attract,

Когда отрицательный и положительный заряды притягиваются,

that oxygen is attracted to the hydrogen atoms

кислород присоединяется к атомам водорода

in neighboring water molecules.

в соседних молекулах воды.

A special type of bond forms between water molecules,

Особый тип связи, формирующийся между молекулами воды,

known as a hydrogen bond.

называется «водородная связь».

Hydrogen bonds don't just happen in water either.

Водородные связи возникают не только в воде.

They can form between a water molecule

Они могут формироваться между молекулами воды

and different substances that are polar or ionic.

и разными полярными и ионными веществами.

Water's ability to stick to itself is called cohesion,

Способность воды поддерживать целостность называется «когезия»,

while water's ability to stick to other substances

а способность присоединяться к другим веществам — «адгезия».

is called adhesion.

Now, think back to the initial questions.

Теперь вернёмся к первоначальным вопросам.

First, why are some insects able to walk on water?

Во-первых, почему некоторые насекомые могут ходить по воде?

Surface tension due to hydrogen bonding

Благодаря водородной связи на поверхности

creates a thin film on the surface of water

создаётся тонкая плёнка воды,

that gives enough resistance

имеющая достаточное сопротивление,

for super-light insects to walk on.

позволяющее очень лёгким насекомым ходить по ней.

You can't walk on it

Вы не можете ходить по ней,

because the hydrogen bonds aren't strong enough

так как водородные связи недостаточно сильны,

to hold you up.

чтобы удержать вас.

Why does ice float on top of liquid water?

Почему лёд плавает на поверхности воды?

For most other substances,

Большинство других веществ

the solid state is more dense than the liquid state,

в твёрдом состоянии плотнее, чем в жидком.

but that is not the case for water!

Но это не относится к воде!

Hydrogen bonds keep water molecules

Водородные связи в замороженной воде

farther apart in frozen water than in liquid water.

более отдалены друг от друга, чем в жидкой воде.

The farther apart the molecules are,

Чем дальше друг от друга молекулы,

the less dense that solid is.

тем меньше плотность вещества.

So ice is about 9% less dense than water,

Плотность льда примерно на 9% ниже, чем воды.

which means it floats on the top.

Потому-то он и плавает на поверхности.

That's why lakes freeze from the top down

И поэтому озёра замерзают сверху вниз,

and aquatic life is able to survive

что позволяет водной флоре и фауне

through a cold winter every year.

выживать каждую зиму.

It is the polarity of the water molecule

Благодаря полярности молекул воды

and the resulting hydrogen bonding

и появляющимся в результате этого водородным связям

that account for water's unique properties.

вода обладает столь уникальными свойствами.

So, the reason that water is so special,

Итак, причина уникальности воды

from inside your cells

как у вас в клетках,

to the world's oceans,

так и в океанах,

is simply because it is a polar molecule.

заключается в обычной полярности её молекул.