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Chapter2
Water;本章提要;2.2水和冰的结构
Structureofwaterandice;1.水和冰的物理特性
Physicalcharacterofwaterandice
;Tetrahedralarrangement
TwofreeelectronsofOactasH-bondacceptorswhileHactsasdonor
HighlyelectronegativeOpullselectronsfromH,makingHbehavelikeabareproton
FormsadipolebecauseoftheelectronegativeO
;(1)单个水分子的结构特征
;(2)水分子的缔合;(3)水分子缔合的原因:
①H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性,这种极性使分子之间产生引力.
②由于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体,因此可以在三维空间形成多重氢键.
③静电效应.
;目前提出的3类水的结构模型:
混合模型:混合模型强调了分子间氢键的概念,认为分子间氢键短暂地浓集于成簇的水分子之间,成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡.
;水分子的结构特征
;
温度(℃)配位数分子间距nm
040.276
1.54.40.290
834.90.305
;冰的结晶;
①按冷冻速度和对称要素分,冰可分为四大类
六方型冰晶
不规则树枝状结晶
粗糙的球状结晶
易消失的球状结晶及各种中间体
;②六方冰晶形成的条件:
在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻
溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的迁
移。;冰不是一个均匀体系,不仅含有普通水分子,而且还有H+(H3O+)和OH-离子以及HOH的同位素变体;
冰的结晶并不是完整的晶体,通常是有方向性或离子型缺陷的。;冰结构中氢原子(●)的位置(A)瞬时结构;(B)平均结构(也称半氢,鲍林或统计结构);O为氧原子;冰中质子缺陷示意图(A)定向作用形成的方向性缺陷(B)离子型缺陷;2.3食品中水的存在形式
Categoriesofwaterinfoods;在-40℃下不结冰
无溶解溶质的能力
与纯水比较分子平均运动为0
不能被微生物利用
;Vicinalwater:Waterthatstronglyinteractswithspecifichydrophilicsitesofnonaqueousconstituentsbywater-ionandwater-dipoleassociations
在-40℃下不结冰
无溶解溶质的能力
与纯水比较分子平均运动大大减少
不能被微生物利用
此种水很稳定,不易引起Food的腐败变质。;Multilayerwater:waterthatoccupiesremainingfirst-layersitesandformsseveraladditionallayersaroundhydrophilicgroupsofnonaqueousconstituents;water-waterandwater-solutehydrogenbondspredominate.
大多数多层水在-40℃下不结冰,其余可结冰,但冰点大大降低。
有一定溶解溶质的能力
与纯水比较分子平均运动大大降低
不能被微生物利用
;Bulk-phasewater:waterthatoccupiespositionsfurthestremovedfromnonaqueousconstituents;water-waterhydrogenbondspredominate.
能结冰,但冰点有所下降
溶解溶质的能力强,干燥时易被除去
与纯水分子平均运动接近
很适于微生物生长和大多数化学反应,易引起
Food的腐败变质,但与食品的风味及功能性紧密相关。;
2.4水与溶质的相互作用
Water–soluteinteractions;
;2.水与离子基团的相互作用
InteractionofwaterwithIonicgroups;在稀水溶液中一些离子具有净结构破坏效应(
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