生物大分子的化學

水的極性(polarity)

拿著一塊小磁鐵,你能感到一端在吸、另一端在推。水分子天生就帶著類似的本事:它有一個略帶負電的一端和一個略帶正電的一端,儘管整體上不帶電荷。這種「偏向一邊」就叫極性,水幾乎所有賦予生命的行為,都源自這一個性質。

一個水分子是一個氧原子連著兩個氫原子(H2O),排成一個張開的 V 形,而不是一條直線。氧很貪圖電子,於是它把共用的電子拉向自己,使氧那一端略帶負電、兩個氫那端略帶正電。因為分子是彎的,這些拉力並不會相互抵消——一側確實比另一側更負。結果就是一個小小的電偶極子:一個有正極和負極的分子。異性電荷相吸,所以一個水分子上帶正電的氫會伸向鄰近水分子帶負電的氧,把水編織成一張不斷變換、鬆散相連的網絡。

極性正是水能溶解鹽類的原因(它帶電的兩端包圍並分開離子),是它能形成氫鍵的原因,也是它把油性分子擠到一起(疏水效應)的原因。在分子生物學裡,極性是一切的起點事實:它解釋了為什麼蛋白質的某些部分朝外伸向水、另一些則藏在裡面,也解釋了為什麼 DNA 帶電的骨架能舒服地待在細胞裡、而它的鹼基卻收藏起來。這片領域裡幾乎每一個後續的概念,都能追溯到這個彎彎的、偏向一邊的小分子。

把一把帶了靜電的梳子靠近水龍頭流下的細水流,水流會向梳子彎過去——這是一個廚房裡的小實驗,證明水分子確實帶有會對電荷作出反應的正極和負極。

一個彎彎的分子,帶著一個正極和一個負極。

極性並不意味著水整體帶電——它是中性的。那個正和負是微小的部分電荷(常用希臘字母 delta 表示),僅僅因為共用電子分布不均勻才出現。

又稱
polar water moleculemolecular dipole of water水分子的偶极水分子的偶極