Is de structuur van heet water gelijk aan die van koud water?

Antwoord

Dag Wim,

Ik weet niet hoever je hierop wil ingaan, maar ik ga een poging wagen. Water, of H₂O, is, zoals je misschien weet, een V-vormig molecule. Op de eerste figuur zie je een ruimtevullende voorstelling ervan. Het zuurstofatoom in deze voorstelling is rood gekelurd, en waterstof blauwgroen. Zuurstof bezit 6 valentie-elektronen (dit zijn elektronen die zich in de buitenste schil bevinden), waarvan er twee gebruikt worden voor de binding met beide waterstofatomen. De overige vier elektronen zijn de de zogenaamde vrije elektronparen. Hiervan wordt er één getoond op de figuur, in het roze.

In de vloeibare structuur van water onstaan er nu vrij sterke interacties tussen de vrije elektronparen van het ene watermolecule, en de waterstofatomen van een ander watermolecule. Deze interacties noemt men waterstofbruggen. Deze interacties zijn verantwoordelijk voor het zeer hoge kookpunt van water (100 °C). Deze waterstofbruggen worden met rode stippellijnen aangegeven in de tweede figuur. (In deze figuur is er geen rekening gehouden met de drie dimensionale structuur.) Er zijn dus maximaal 4 waterstofbruggen mogelijk per watermolecule, zoals je kan zien bij het centraal getekende molecule. Water is natuurlijk een vloeistof en dat betekent dat die waterstofbruggen niet statisch zijn, maar voortdurend worden gevormd en terug verbroken. Bij vloeibaar water van 0 °C zijn op elk moment ongeveer 90 % van de mogelijke waterstofbruggen intact. Bij vloeibaar water van 100 °C is dit nog ongeveer 20 %. Door dit kleiner aantal wordt de gemiddelde afstand tussen de watermoleculen groter. Dit klopt met onze dagelijkse ervaring dat water uitzet bij verwarmen (net zoals vrijwel alle andere stoffen).

We kunnen dus zeggen dat de structuur van water dezelfde is, onafgezien van de temperatuur, met dat verschil dat bij hogere temperatuur de afstand tussen de moleculen groter is.

De situatie is anders bij een rauw - gekookt - gebakken ei. De belangrijkste bestanddelen van eieren, zowel in het eiwit als in de dooier, zijn eiwitten of proteïnen. Dit zijn zeer grote moleculen met een zeer ingewikkelde structuur. De afmetingen van eiwitten zijn enkele tienduizenden keren groter dan die van water. Dat maakt een belangrijk verschil: als een eiwit verwarmd wordt, dan zal het stollen. Dit betekent dat er onomkeerbare structuurveranderingen optreden. (Het eiwit "denatureert"). Hierbij maakt het niets uit of het ei gekookt dan wel gebakken wordt.

Een gekookt en gebakken ei hebben dus dezelfde structuur, omdat de aanwezige proteïnen gedenatureerd zijn.