生物大分子的化学

水的极性(polarity)

拿着一块小磁铁,你能感到一端在吸、另一端在推。水分子天生就带着类似的本事:它有一个略带负电的一端和一个略带正电的一端,尽管整体上不带电荷。这种“偏向一边”就叫极性,水几乎所有赋予生命的行为,都源自这一个性质。

一个水分子是一个氧原子连着两个氢原子(H2O),排成一个张开的 V 形,而不是一条直线。氧很贪图电子,于是它把共用的电子拉向自己,使氧那一端略带负电、两个氢那端略带正电。因为分子是弯的,这些拉力并不会相互抵消——一侧确实比另一侧更负。结果就是一个小小的电偶极子:一个有正极和负极的分子。异性电荷相吸,所以一个水分子上带正电的氢会伸向邻近水分子带负电的氧,把水编织成一张不断变换、松散相连的网络。

极性正是水能溶解盐类的原因(它带电的两端包围并分开离子),是它能形成氢键的原因,也是它把油性分子挤到一起(疏水效应)的原因。在分子生物学里,极性是一切的起点事实:它解释了为什么蛋白质的某些部分朝外伸向水、另一些则藏在里面,也解释了为什么 DNA 带电的骨架能舒服地待在细胞里、而它的碱基却收藏起来。这片领域里几乎每一个后续的概念,都能追溯到这个弯弯的、偏向一边的小分子。

把一把带了静电的梳子靠近水龙头流下的细水流,水流会向梳子弯过去——这是一个厨房里的小实验,证明水分子确实带有会对电荷作出反应的正极和负极。

一个弯弯的分子,带着一个正极和一个负极。

极性并不意味着水整体带电——它是中性的。那个正和负是微小的部分电荷(常用希腊字母 delta 表示),仅仅因为共用电子分布不均匀才出现。

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