如果我們把水分子H2O的2去掉,也就是說除去水分子中的一個氫原子,會發生什麼?

心繫V娜

你得到的是打開有機化學大門的鑰匙——基團這一重要概念。

對含有多個氫原子的分子,去掉一個乃至多個氫原子,你就得到理解有機化學的鑰匙——基團。比如甲烷,這一最簡單的有機分子,依次取下氫原子,你分別得到甲基、次甲基(亞甲基)和甲炔基。而這正是理解複雜有機分子的關鍵,我們可以將複雜的有機分子看作是由不同的基團拼裝組合出來的新玩具。

將這一操作應用到經常出現在有機分子反應中的水和氨分子身上,我們就能得到相應的羥基和氨基(亞氨基)。羥基和氨基都是有機分子中的重要基團,比如甲醇和乙醇,以及大名鼎鼎的氨基酸。

圖示:乙醇可以通過乙烯+水而得到,在這個反應中,水分子被分成兩個部分,氫原子部分和羥基部分,分別加到乙烯分子的兩個碳原子身上,這樣的反應在自然界非常常見,在我們身體中也在時時刻刻的發生著,因此題主所言的【如果我們把水分子H2O的2去掉,也就是說除去水分子中的一個氫原子,會發生什麼?】,這樣的事情就在真實的發生著呢。

自由存在的羥基(• OH)?在體內和體外存在的羥基自由基威脅著我們的健康

當水分子遭遇放射線的時候,會產生自由的羥基和氫原子基團,它們非常不穩定,極其容易發生化學反應,這正是這些高能射線對身體有害的原因之一。因為,我們身體中的化學反應,但凡不受控制的那些,通常都是有害的。羥基自由基在我們的體內和自然環境中都很容易產生,它被認為是導致我們衰老的原因。

環境中存在的羥基自由基。由太陽、氧氣和水三者反應,就得到了羥基自由基。

羥基自由基(• OH)是最強大的氧化劑之一,能夠與周圍的化學物質迅速發生各種反應。同時,我們的免疫系統也學會了製造這個強大的氧化劑,用來殺傷細菌,同時損傷我們自己的組織。


三思逍遙

先來看一下水分子的結構,化學式 H2O 或 HOH,H和O之間是極性共價鍵,所謂極性共價鍵就意味著H和O對電子的吸引力不同,O對電子的吸引力大於H,電子偏向O一側。所以靠近O的一端帶負電(電子本身帶負電),靠近H的一端帶正電。

題設中把『氫原子』取掉的操作在實際化學反應中很難實現,我們姑且假設已經實現,那麼H和OH都會處於極端不穩定的狀態,H會瞬間脫去一個電子變成氫離子H+,OH會瞬間搶奪一個電子變成氫氧根離子OH-,氫氧根離子的結構如下圖所示——

實際上在任何水溶液中,都會有氫離子和氫氧根離子的存在,pH=7的純水中也會有極小一部分的水分子發生電離生成氫離子和氫氧根離子。正因為如此,水在化學中是當做兩性物質,也就是說既可以把水當做是一種弱酸,因為它可以提供氫離子H+,也可以把水當成是弱鹼,因為它也可以提供氫氧根離子OH-,pH=7的純水中水能夠提供的氫離子H+和氫氧根離子OH-的物質的量是相等的,遇到酸,水可以結合氫離子H+,扮演鹼的角色;遇到鹼,誰可以結合氫氧根離子OH-,扮演酸的角色。

有意思的是如果按照系統命名法,把水當成酸的話,可以命名為氫氧酸(hydroxic acid);把水當成鹼的話可以命名為氫氧化氫(hydrogen hydroxide)。

因此,在我們生活的這個宇宙的物理參數框架內,去掉水分子中的一個氧原子並不會發生什麼我們能感知到的事件,氧原子會很快失去一個電子變成氫離子H+,再和瞬間內奪取了一個電子形成的氫氧根離子OH-結合,又變成了我們認識的水分子。

但是如果把這個宇宙的物理參數調整一下, 把氧原子的外層電荷數由6個變成7個,那麼HO就可以成為一種穩定的分子,參考NO(一氧化氮),HO應該也是一種氣體,那麼自然會有另一種元素填補外層6個電子數的元素空缺,那麼這個問題其實跟硅基生命和碳基生命有什麼區別差不多了,我認為直到我們見到硅基生命的那一天,最具想象力的大腦也無法在此之前想象出硅基生命會是什麼樣的。


和風

這應該很有意思。讓我們假設生物體內的水分子依然完好,只有自然界中的水分子發生變化,這樣會更有趣的。

如果我們直接把地球上所有的水分子都去掉一個氫原子,那麼我們會得到自由基——HO·。

現在,我們可以根據《海洋中有多少水》這篇報道中的數據,推算出地球上海洋水體的質量。首先,地球的水體儲量為321,003,271321,003,271立方英里,約合1.338×1018m3。由於水分子幾乎不被壓縮,所以我們可以應用公式:質量=密度*體積,也就是m=ρv,所以:地球上海洋水體質量m=1.338×1024克。注意,這裡採用克作單位,是因為這便於計算水的摩爾數。根據計算,HO·自由基,也就是除去一個氫原子的水的摩爾質量為7.433×1022摩爾。

我們現在做的是弄清楚了消除一個氫原子會產生多少自由基。而自由基有一個不成對的電子,因此可以與另一個自由基形成共價鍵而不破壞任何其他化學鍵,方程式如下:

2HO∙ →H2O2, ΔH=−213kJmol−1

可點擊鏈接http://www4.ncsu.edu/~shultz/Com...查看氧 - 氧單鍵的鍵焓,從而知道反應產物和釋放的能量。

繼而,我們可以計算出這些自由基同時反應釋放出來的能量。當然,這中間還會發生一些其他的反應,但上述反應應該是最常見的,因為在大型水體中,每個水分子附近最多的還是水分子。

根據計算可知,所有的水分子釋放的能量為7.916×1027焦耳。

地球的引力結合能約為2.2405×1032焦耳,而所有水分子釋放的能量比這低5個數量級,所以,地球肯定不至於分崩離析,但這還是會對地球表面造成巨大傷害。現在我們再試著算算岩石圈的溫度變化。我們沒有岩石的比熱容的具體數據,所以我們只能逐一分析岩石中所有含量超過1%的物質的比熱,從而推算出岩石的比熱容,具體數據如下:

氧化鈦 => 690JKg−1K−1,1.03%TiO2 => 690JKg−1K−1,1.03%

水=> 4184JKg−1K−1,1.30%H2O => 4184JKg−1K−1,1.30%

氧化鉀 => 888JKg−1K−1,3.11%K2O => 888JKg−1K−1,3.11%

氧化鈉=> 1177JKg−1K−1,3.71%Na2O => 1177JKg−1K−1,3.71%

氧化鈣=> 751JKg−1K−1,5.10%CaO => 751JKg−1K−1,5.10%

氧化鎂=> 930JKg−1K−1,3.45%MgO => 930JKg−1K−1,3.45%

氧化亞鐵=> 695JKg−1K−1,3.71%FeO => 695JKg−1K−1,3.71%

氧化鐵=> 651JKg−1K−1,3.10%Fe2O3 => 651JKg−1K−1,3.10%

氧化鋁=> 840JKg−1K−1,15.22%Al2O3 => 840JKg−1K−1,15.22%

二氧化硅=> 705JKg−1K−1,59.07%SiO2 => 705JKg−1K−1,59.07%

根據計算,單位質量岩石的比熱容為803JKg−1K−1。

接下來,我們需要知道地球上岩石的質量,約為1.365×1023千克。

現在我們可以利用比熱容等式求出地球上的溫度變化:

Δθ=Emc=7.916×10271.365×1023∗803=72°CΔθ=Emc=7.916×10271.365×1023∗803=72°C

注意,大部分能量將進入岩石圈和大氣層之上100米,由於岩石圈本身約40公里深,預計我們周圍的實際溫度會達到100攝氏度左右,這可能會熔化部分地殼,消滅地表的所有生物,地球會變成一個無水、熾熱,充滿過氧化物的煉獄。


科科雪碧

首先我們看一下題目,是去掉一個氫原子。H2O去掉一個氫原子〔H•〕會生成羥基自由基〔HO•〕。羥自由基是非常活潑的一種物質,有著極強的氧化性,存在時間極短。羥基自由基可以氧化大部分有機物或者其他表現還原性的物質。廢水處理所用的芬頓試劑就是產生羥基自由基來礦化水中的有機質的。如果羥基自由基碰不到其他可氧化的物質,也可以自身與自身結合,生成雙氧水或氧氣和水。

但是,我們不可能憑空把水中的氫原子拿走,那我們如何才能把水中的氫原子拿走呢?

第一種方法,光化學法。當前利用光催化劑負載鉑金,在光照條件下,經過複雜的過程,可拿走水中的氫原子。兩個氫原子再結合,生成氫氣。兩個羥基自由基再發生一系列的反應生成雙氧水,氧氣等!(具體過程就不寫了,有興趣的可以網上搜一下)

第二種方法,電解法。從微觀看電解過程實際是電解的氫離子,不是氫原子,但從宏觀角度考慮,其實就是把氫從水中拿走的過程。產物和光化學法同。

第三種方法就是活潑金屬的還原。從微觀角度看,活潑金屬是和水中的氫離子反應,宏觀上也可以看做是活潑金屬與水反應,拿走水中的氫原子,生成氫氣,羥基自由基再氧化活潑金屬生成鹼。


陸2188

H2O的不容易去掉。電解H2O奪去H的電子不能奪去氫原子。光催化劑加鉑漂浮可以。還原反應。H2O奪取一個H+成HO變成OH–羥基自由基,它極不穩定,爭奪K成KOH氫氧化鉀,奪來Na成NaOH氫氧化鈉,氫氧化鉀和氫氧化鈉是氧化物加水的反應生成物是強鹼。它們生成中會產生熱量。OH+HO生成雙氧水氧氣。如果大量產生熱量使地球升溫,沒有水,溫度升高,不適合動植物的生存生長,沒有生命,不會多彩,地球成死寂的星球。現實中假設情況不會大量存在,人類也無法達到,也不會明知有危險無利而去達到,做愚蠢的事。


喇叭與利劍

水是一種化學性質很穩定的物質,高溫高壓條件都不能破壞水分子的結構。

不過在直流電的作用下,可以讓水分子電離成帶氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-),未與金屬離子或酸根離子形成酸、鹼、鹽的H+與OH-是極不穩定的,它們分別從直流電正、負電極獲得或釋放電子,生成氫氣(H2)和氧氣(O2)兩種穩定的物質。這也是工業制氫氣的方法之一。水的電解方程式如下:

2H2O (電解 )= 2H2↑ +O2↑

陽極:4OH- -4e- = O2↑ +2H2O

陰極:4H+ +4e- =2H2↑

水(H2O)作為一種化合物,它是由氫離子(H+)與氫氧根離子(OH-)構成,提問想將H2O分子中的一個氫離子去掉,得到的就是氫氧根離子OH-。


whitedeer

聚氫氧酸酐,苛性氫,脫氰零醛肟,一氧化二氫,氫化脫磺硫酸,羥基氫,脫碳甲醛,脫碳葡萄糖,脫羰甲酸,氧代硫化氫,氫氧化氫,鹼式氫, 二氫醚,零醇,氫酚,氫羥酸,二零醚,正氧烷,氧乙烯,氫化超氧酰,二聚氫氧酸酐,氧化脫酯甲酸,氫化脫苄苯甲醇, 羥基脫羧甲酸,氫化脫硝硝酸,氫化脫氰氰酸

這些物質極具危險性,在任何疾病的病灶中都能發現它們的存在。


殲星艦支隊艦長

無法脫去氫原子 水分子中氧原子和一個氫原子結合組成一個氫氧根吸附電子的能力強於另一個氫 因此氫氧根組合會奪取另一個氫的電子而帶負電荷 而另一個氫由於失去電子呈現正電荷 無法像你想象的那樣單除去氫原子 水分子是一個分子結構而不是原子隨機拼湊


以史為鑑之陽明先生

你要能去掉~算你牛🐮!


林根數學

忽然想起一個段子,從多高處掉下來的水滴能砸死人,大家高談闊論各種論證,正在性起的時候,忽然有個聲音弱弱的說,大家沒看見下雨嗎?於是那個人被踢出群。

這個問題也引起了大家的高談闊論,我也弱弱的說,大家沒看見過雙氧水嗎?但願我不會被提出群。


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