第二章 水和冰 (1)分析
食品化学第二章水知识点总结
食品化学第二章水知识点总结第二章水分2.1食品中的水分含量和功能2.1.1水分含量？普通生物和食物中的水分含量为3 ~ 97%？生物体中水的含量约为70-80%。
动物体内的水分含量为256±199，随着动物年龄的增长而减少，而成年动物体内的水分含量为58-67%不同部位水分含量不同:皮肤60 ~ 70%；肌肉和器官脏70 ~ 80%；骨骼12-15%植物中水分的含量特征？营养器官组织(根、茎和叶的薄壁组织)的含量高达70-90%？生殖器官和组织(种子、微生物孢子)的含量至少为12-15%表2-1某些食物的含水量食物的含水量(%)卷心菜，菠菜90-95猪肉53-60新鲜鸡蛋74牛奶88冰淇淋65大米12面包35饼干3-8奶油15-20 2.2水的功能2.2.1水在生物体中的功能1。
稳定生物大分子的构象，使它们表现出特定的生物活性2。
体内化学介质使生化反应顺利进行。
营养物质，代谢载体4。
热容量大，体温调节5。
润滑。
此外，水还具有镇静和强有力的作用。
护眼、降血脂、减肥、美容2.2.2水的食物功能1。
食品成分2。
展示颜色、香气、味道、形状和质地特征3。
分散蛋白质、淀粉并形成溶胶4。
影响新鲜度和硬度5。
影响加工。
它起着饱和和膨胀的作用。
它影响2.3水的物理性质2.3.1水的三态1，具有水-蒸汽(100℃/1个大气压)2、水-冰(0℃/1个大气压)3、蒸汽-冰(> 0℃/611帕以下)的特征:水、蒸汽、冰三相共存(0.0098℃/611帕)* * 2.3.2水的重要物理性质256水的许多物理性质，如熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热、表面张力和束缚常数数，都明显较高。
*原因:水分子具有三维氢键缔合，1水的密度在4℃时最高，为1；水结冰时，0℃时冰密度为0.917，体积膨胀约为9%(1.62毫升/升)。
实际应用:是一种容易对冷冻食品的结构造成机械损伤的性质，是冷冻食品工业中应注意的问题。
水的沸点与气压成正比。
食品化学：第二章 水和冰
4.食品中水分存在形式-2（P13）
结合水分类：构成水、邻近水和多层水
➢ 构成水(constitutional water)：结合最强的水， 已成为非水物质的一部分
➢ 邻近水(vicinal water)：占据着非水成分大多数亲 水基团的第一层位置
➢ 多层水(multilayer water)：占有第一层中剩下的 位置以及邻近水外侧的几层
水分吸附等温线（吸湿等温线）
➢ 在等温条件下，以食品含水量为纵坐标、以Aw为横 坐标作图。
➢ 不同食品，因其化学组成和组织结构不同，对水束 缚能力不一样，有不同的吸湿等温线，但都为S型。
7.食品中水分变化过程：水分吸附等温线-2
水分吸附等温线的意义：
➢ 表示食品的Aw与含水量对应关系； ➢ 浓缩、干燥等除去水的难易程度与Aw有关； ➢ 配制食品混合应注意水在配料间的转移； ➢ 测定包装材料的阻湿性质； ➢ 测定一定水分含量与微生物生长的关系； ➢ 预测食品稳定性与水分含量的关系。
➢ 冰点测定法：
✓ 先测定样品的冰点降低和含水量，利用 ✓ Aw = n1/(n1+n2) ；n2 = (G∆Tf ) /1860 ✓ G：样品中溶剂的量(g)；∆Tf：冰点降低(℃)
6.水对食品稳定性的影响：水分活度-10
冷冻食品中Aw的测定：
➢ 冷冻食品中，水的蒸汽压与同一温度下冰的蒸汽压 相等，能准确计算冷冻食品水Aw；
➢ Aw与非酶褐变
✓ Aw < 0.2 ： V 最小，褐变难于发生 ✓ Aw < 0.6 ： V 升高 ✓ Aw > 0.7 ： V 降低（因为水稀释了反应物浓度） ✓ Aw 0.6-0.7 ：V 最大（羰氨反应达到最大值）
➢ Aw与脂肪的氧化
【中国海洋大学食品化学】第二章_水(1)
从左图可以看出，每
个水分子能够缔合另 外4个水分子（配位数 为4），即1，2，3和 W'，形成四面体结构。
第二章 水
4
2、水的结构
纯水是具有一定结构的液体。液体水的结构与冰的结构的区别在于 它们的配位数和二水分子之间的距离（下表） 。
水与冰结构中水分子之间的配位数和距离
配位数
O—H…O距离
冰（0℃）
干基表示：水分占食品干 物质质量的百分数。
湿基表示：水分占含水食 品总质量的百分数。
第二章 水
20
2、水分活度（aw）
水分活度的定义可用下式表示：
式中p为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时 的水蒸汽分压；
po为在同一温度下纯水的饱和蒸汽压。
在数值上，食品水分活度等同于空气的平衡相 对湿度：
第二章 水
R（水合）+ R（水合）→ R2（水合）+H2O
R为非极第性二基章团水
13
疏水相互作用( Hydrophobic interaction)示意图
当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面 积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。Βιβλιοθήκη （A）（B）第二章 水
14
（2）、笼状水合物(Clathrate hydrates)
第二章 水
28
低水分含量范围食品的水分吸着等温线
等温线区间Ⅱ的水包括区间I的水加 上区间Ⅱ内增加的水(回吸作用)，区间 Ⅱ增加的水占据固形物表面第一层的剩 余位置和亲水基团周围的另外几层位置， 这一部分水叫做多分子层水。多分子层 水主要靠水-水和水-溶质的氢键键合作 用与邻近的分子缔合，流动性比体相水 稍差，其蒸发焓比纯水大，相差范围从 很小到中等程度不等，主要取决于水与 非水组分的缔合程度。区间Ⅱ显得比较 平坦，其吸附量的大小取决于水蒸气压、 原始水分和温度。这种水大部分在-40℃ 时不能结冰。
小学科学《冰和水》教学设计与反思
小学科学《冰和水》教学设计与反思教学目标：科学探究1.能根据实验方法进行水结冰、冰融化成水的实验。
能对冰和水互相转化的实验产生浓厚兴趣。
2.能用表格进行实验记录。
和同学分工合作，共同完成任务。
3.能分析数据，归纳出实验结论。
了解身边物体的存在状态在一定条件下可以转化。
教学过程：(一)创设情境，提出问题1.引导:寒冬来临时，经常看到水结冰的现象。
(出示冰的图片)2.提问:水在什么温度下能结冰？(二)实验操作，观察记录1.研究水结冰的现象。
(1)掌握方法。
①播放课件，提示学生注意实验的过程和方法。
指定学生汇报，然后出示实验方法。
A.将铁架台、试管、纯净水、碎冰等器材，按照实验装置图自下而上安装。
B.在试管中加入适量纯净水(不要过多)，用记号笔在管壁上标记好水面高度。
C.将温度计吊起，插入试管里的水中。
D.在烧杯中装满碎冰，把试管放入碎冰中。
E.当温度变化缓慢或者不变时在碎冰里加些食盐，继续观察温度计数值的变化。
(该实验向碎冰中加入适量的食盐，会加快水结冰，缩短实验时间，提高实验效果。
)教师画出关键词，让学生利用关键词进行记忆。
②学生回忆实验方法，并进行复述、记忆。
③出示注意事项。
A.小组同学分工合作(包括观察、记录、收拾等)。
B.小组成员轮流观察。
C.实验过程中要安静有序。
(2)实验并观察。
学生分组进行实验，将实验现象记录在《科学学生活动手册》第13页中，教师巡回指导，提示学生注意安全(要求学生认真、准确、实事求是地进行实验记求，以此来帮助学生树立实事求是的科学态度和科学精神。
)(3)描述现象。
汇报实验结果。
(教师引导学生可以按照“我是怎么做的？观察到什么现象？”的方式进行汇报，要求其他学生认真倾听，并对其进行补充、修改和评价。
)(4)分析并得出结论提问:水在什么温度时开始结冰，水结冰后体积会怎样？总结:在0℃时水会结成冰，水在结冰的过程中体积会变大。
2.观察冰的融化。
(1)提出问题。
提问:当水温降到0℃时水会结成冰，冰受热又会发生什么变化呢？引导:你有哪些方法能够加快冰的融化？(2)掌握方法。
第二章 水和冰
2012-8-12
一般有4种类型，即六方形、不规则树状、粗糙球状、易消失的球晶； 六方形是多见的、在大多数冷冻食品中重要的结晶形式。这种晶形形成的 条件是在最适的低温冷却剂中缓慢冷冻，并且溶质的性质及浓度不严重干 扰水分子的迁移。
2012-8-12
冰的扩展结构
2012-8-12
纯水结晶时有下列行为：即尽管冰点是0℃，但常 并不在0℃结冻，而是出现过冷状态，只有当温度降 低到零下某一温度时才可能出现结晶（加入固体颗粒 或振动可促使此现象提前出现）；
2012-8-12
出现冰晶时温度迅速回升到0℃。把开始出现稳定晶核时 的温度叫过冷温度。如果外加晶核，不必达到过冷温度 就能结冰，但此时生产的冰晶粗大，因为冰晶主要围绕 有限数量的晶核成长。
视频：过冷水结冰过程
2012-8-12
一般食品中的水均是溶解了其中可溶性成分所形成 的溶液，因此其结冰温度均低于0℃。把食品中水完 全结晶的温度叫低共熔点，大多数食品的低共熔点在 -55～-65℃之间。但冷藏食品一般不需要如此低的温 度，如我国冷藏食品的温度一般定为-18℃,这个温度 离低共熔点相差甚多，但已使大部分水结冰，且最大 程度的降低了其中的化学反应。
冰的热扩散速度是水的9倍，因此在一定的环境 条件下，冰的温度变化速度比水大得多。
2012-8-12
二、冰
冰是水分子通过氢键相互结合、有序排列形成的低密度、具有一定 刚性的六方形晶体结构。普通冰的晶胞和基础平面可如下图所示：
2012-8-12
2012-8-12
2012-8-12
在冰的晶体结构中，每个水和另外4个水分子相 互缔合，O－O之间的最小距离为0.276nm，O－O－ O之间的夹角为109°。
2012-8-12
食品化学 第二章 水分
18种同位素变体 量极少
水分子的缔合作用
一个水分子可以和周围四个水分子缔合， 形成三维空间网络结构。
2015年10月25日
第二章 水分
水分子缔合的原因:
H-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. 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. 静电效应.
R（水合的）＋R（水合的）→R2（水合 偶极-疏水性物质 疏水相互作用ΔG<0 的）＋水
2015年10月25日
疏水水合ΔG>0
第二章 水分
1、水与离子和离子基团的相互作用
类 型 实 例 作用强度 （与水-水氢键比）
偶极-离子
水-游离离子 较大 水-有机分子上的带电基团 （离子水合作用）
水-蛋白质NH 水-蛋白质CO 水-侧链OH 水＋R→R（水合的） R（水合的）＋R（水合的）→R2 （水合的）＋水
水分含量不是一个腐败性的可靠指标
水分活度Aw 水与非水成分缔合强度上的差别 比水分含量更可靠，也并非完全可靠
与微生物生长和许多降解反应具有相关性
第二章 水分
2015年10月25日
第四节
f Aw f0 f p f 0 po
差别1%
2015年10月25日
水分活度
f ——溶剂（水）的逸度 f0——纯溶剂（水）的逸度 逸度：溶剂从溶液逃脱的趋势
p Aw po
严格
p Aw po
第二章 水分
仅适合理想溶液
RVP,相对蒸汽
第四节
水分活度
一、定义: 指食品中水的蒸汽压和该温度下纯水 的饱和蒸汽压的比值
Aw=P/P0
食品化学课后题问题详解
食品化学课后题问题详解食品化学课后复习题答案第一章绪论一、名词解释1、食品《食品工业基本术语》对食品的定义：可供人类食用或饮用的物质，包括加工食品、半成品和未加工食品，不包括烟草或只作药品用的物质。
《食品卫生法》对“食品”的法律定义：各种供人食用或者饮用的成品和原料以及按照传统既是食品又是药品的物品，但是不包括以治疗为目的的物品。
2、食品化学研究食品的种类、组成、营养、变质、分析技术及食品成分在加工和贮藏过程中所发生的化学反应的一门学科。
或者也可定义为是从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质以及它们在生产加工、贮存和运销过程中的化学变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学。
3、基本营养素营养素是指那些能维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的物质。
基本营养素一般包括六大类，即蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水。
二、简答题1、食品化学家与生物化学家的研究对象和兴趣有何不一样。
答：生物化学家的研究对象是具有生命的生物物质，他们的兴趣包括在与生命相适应或几乎相适应的环境条件下，生物物质所进行的繁殖、生长和变化。
而食品化学加则研究的是死的或将死的生物物质，其主要研究兴趣在于暴露在环境变化很大、不适宜生存的环境中热处理、冷冻、浓缩、脱水、辐照等加工和保藏条件下食品中各个组分可能发生的物理、化学和生物化学变化。
2、简述食品化学的主要研究内容。
首先是对食品中的营养成分、呈色、呈香、呈味成分和激素、有毒成分的化学组成、性质、结构和功能进行研究。
其次研究食品成分之间在生产、加工、贮存、运输、销售过程中的变化，即化学反应历程、研究反应过程中的中间产物和最终产物的结构及其对食品的品质和卫生安全性的影响。
最后是对食品贮藏加工的新技术、开发新的产品和新的食品资源以及新的食品添加剂等进行研究。
这三大部分构成了食品化学的主要研究内容。
3、简述食品化学的研究方法。
任何一门学科的发展都是通过理论－实践－理论不断循环的体系中发展的，食品化学是一门实践性很强的学科，在食品化学的研究中，要采用理论和实验相结合的方法，实验主要通过感官实验和理化实验两条途径来实现，将实验结果与查证的资料相结合从而得出新的结论或者观点，然后将理论知识再反馈到实践中，又可以指导实践，不断循环，使得食品化学的理论只是不断推向新的阶段。
水环境化学-第二章 天然水的主要理化性质(专业知识模板)
第二章天然水的主要理化性质第一节天然水的盐度、密度和化学分类一、天然水的含盐量（一）天然水的含盐量反应天然海水含盐量的参数通常有离子总量、矿化度、盐度和氯度。
1、离子总量：天然水中各种离子成分含量的总和即离子总量。
常用mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg表示。
电荷平衡理论（Cation-Anion Balance)：天然水中，所有阳离子所带的正电荷与所有阴离子所带的负电荷相等。
依据该理论，可粗略分析化学分析的准确性。
例：某同学分析一未知水样，得到121mg/L 碳酸氢根，28mg/L 硫酸根，17mg/L Cl-, 39 mg/L Ca2+, 8.7 mg/L Mg2+, 8.2 mg/L Na+和1.4mg/L K+。
此分析准确吗？单位换算ppt（part per thousand）相当于g/L 或g/kgppm（part per million ）相当于mg/L或mg/kgppb（part per billion）相当于ug/L 或ug/kg2、矿化度：矿化度也是反映水中含盐量的一个指标，是指“蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量”。
测定时要用过氧化氢氧化水中可能含有的有机物，在105-110℃烘干剩余的残渣至恒重，然后称重。
3、海水的氯度：原始定义：将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。
用Cl‰符号表示。
新定义：沉淀0.3285234千克海水中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的克数，在数值上即为海水的氯度。
用Cl符号表示，无量纲单位为1x10-3。
4、盐度：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变成氧化物、有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比，以10-3或‰表示。
用S‰表示。
✓根据对大西洋东北部和波罗的海九个不同盐度值水样的准确测定结果而推导出来的公式：S‰ = 0.030 + 1.8050 Cl‰，在六十年代以前得到国际上的广泛应用。
第二章 第四节 自然界中的水(1)
氢气 +
（H2）
氧气
（O2）
●还知道氢气和氧气的检验方法（学生表述）
●知道氢气燃烧后的产物是水
氧气＋ 氢气
点燃
水
（O2） （H2） （H2O）
●知道水组成的元素——氢元素和氧元素
那位同学还有收获 可以补充呢？
1.你对水的组成有什么认识？ 2.水的煮沸过程与水的分解过程有什 么不同？ 3.有人说水可以开发成其他能源，你 是怎样想的？
观察现象： 两极都产生气泡，与负极连接的产生较多 的气体，可以燃烧；与正极连接的产生较少 的气体，可以使带火星的木条复燃；它们的 体积比大约为2：1
纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝 色的火焰，放出大量的热，在烧杯内壁 凝结有水雾
●知道水在通电的情况下可以得到氢气和氧气 水 ---------（H2O）
2．知道了水的组成及性质吗？
（1）水的组成
实验：水的电解实验现象 ： ①．接通直流电源，看见两管子中都出现气泡， 负极和正极中气体的体积比大约为2∶1
②．将一根带火星的小木条放在电源正极，木条 复燃，说明生成了氧气 ③．将一根燃着的木条放在电源负极处，气体被 点燃，产生淡蓝色火焰，用一个干冷的烧杯放在 火焰上方，烧杯内壁出现水珠，说明反应生成了 氢气
第四节 自然界中的水(1)
—覆盖了地球大约3/4的表面
大气中
水蒸气 占0。001%
海水
占97。2%
极地冰川 占2。15%
地球上可以直 接利用的淡水， 不足总水量的百 分之一
地表水 占0。017%
地下水 占0。632%
地球表面、岩石内、 大气层中、生物体内 所有各种形态的水， 淡 包括海洋水、冰川水、 水 湖泊水、沼泽水、河 流水、地下水、土壤 水、大气水和生物水， 在全球形成一个完整 的水系统
2水
k∆H ln aw = − RT
式中： 气体常数 气体常数； 热力学温度； 式中：R—气体常数； T—热力学温度； 热力学温度
纯水的汽化潜热（ △H—纯水的汽化潜热（40.5372KJ/mol） 纯水的汽化潜热 ） K=（T-T’）/T’ 表示达到同样水蒸气压时食品的温度比纯水高 （ ） 出的比值，它反映食品中非水组分对aw的影响 出的比值，它反映食品中非水组分对 的影响
水在食品中的作用
水是食品的重要组成部分 如 果蔬:75%-95% 果蔬 肉类:50%-80% 肉类 面包:35%-45% 面包 谷物:10%-15% 谷物
主要食品的水分含量
食 肉 猪肉、 猪肉、生的分割瘦肉 牛肉、 牛肉、生的零售部分 鸡肉、 鸡肉、各种级别的去皮生肉 鱼、肌肉蛋白质 水果 浆果、樱桃、 浆果、樱桃、梨 苹果、桃子、桔子、 苹果、桃子、桔子、葡萄柚 大黄、草莓、 大黄、草莓、蕃茄 鳄梨、香蕉、豌豆（ 鳄梨、香蕉、豌豆（绿） 蔬菜 甜菜、茎椰菜、胡萝卜、 甜菜、茎椰菜、胡萝卜、马铃薯 芦笋、菜豆（ 、卷心菜 芦笋、菜豆（绿） 卷心菜、花菜、莴苣 、卷心菜、花菜、 5353-60 5050-70 74 6565-81 8080-85 8585-90 9090-95 7474-80 8080-90 9090-95 品 水分含量% 水分含量
笼形化合物结构示意图
2.5 水分活度与吸湿等温线
水分活度(a 水分活度 w)
水分活度(water activity)是指食品中水的蒸 水分活度 是指食品中水的蒸 汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值,可用 汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值 可用 下式表示: 下式表示 aw=P/P0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) P—某种食品在密闭容器中达到平衡状态 某种食品在密闭容器中达到平衡状态 时的水蒸气分压 P0—相同温度下纯水的饱和蒸汽压 相同温度下纯水的饱和蒸汽压 ERH—样品周围的空气平衡相对湿度 ERH 样品周围的空气平衡相对湿度 溶剂摩尔数 n1—溶剂摩尔数 n2 —溶质摩尔数 溶质摩尔数
水与冰 幼儿园教案
水与冰幼儿园教案
教学目标
•了解水和冰的特性及相互转化的过程；
•培养幼儿观察和探究的能力；
•培养幼儿分析和解决问题的能力。
教学准备
•水杯；
•冰块；
•盛水器。
教学过程
第一步：引导幼儿探究水的特性
1.让幼儿观察水的状态和特性，询问他们对水的认识和理解；
2.引导幼儿使用手指轻轻触摸水的表面，询问他们感受到的是什么；
3.给孩子们分发水杯和盛水器，让他们自己倒水，观察水的流动状态和颜色，体验水的流动性和透明性。
第二步：引导幼儿探究冰的特性
1.展示冰块，询问幼儿认识么，知道它是怎么来的吗；
2.让幼儿使用手指轻轻触摸冰块的表面，询问他们感受到的是什么；
3.让幼儿用盛水器盛一些水，把冰块放入水中观察，让幼儿自己操作，体验冰块的不同状态。
第三步：引导幼儿探究水和冰的相互转化
1.让幼儿自行取出冰块，观察冰块的状态，询问他们觉得冰会变成什么；
2.让幼儿将冰块放在盛水器中，用手盖上盖子，观察其变化；
3.引导幼儿对观察结果进行讨论，让他们自己解释水和冰的相互转化过程。
教学总结
•通过本次教学活动，幼儿们对水和冰的特性及相互转化有了初步的了解；
•培养幼儿观察和探究的能力；
•培养幼儿分析和解决问题的能力。
冰和水说课稿
冰和水说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的内容是“冰和水”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“冰和水”是小学科学课程中物质科学领域的重要内容。
本节课的教材内容主要涉及冰和水的形态、温度变化以及两者之间的相互转化等方面的知识。
通过对这一主题的学习，学生能够初步了解物质的状态变化，为后续学习其他物质的性质和变化规律奠定基础。
教材在编排上注重通过观察、实验等活动，引导学生自主探究冰和水的特点和变化，培养学生的科学思维和实践能力。
同时，教材还配有丰富的图片和示例，帮助学生更好地理解抽象的科学概念。
二、学情分析授课对象是小学____年级的学生，他们具有强烈的好奇心和求知欲，对周围的事物充满了探索的兴趣。
在生活中，学生已经对冰和水有了一定的感性认识，知道冰是固体、水是液体，并且能够感受到它们在温度变化时的状态改变。
然而，学生对于冰和水的科学概念以及两者之间的转化过程还缺乏系统的理解和深入的思考。
这个年龄段的学生思维活跃，但抽象思维能力较弱，更多地依赖于直观形象的感知。
因此，在教学过程中，需要通过直观的实验和生动的演示，帮助学生建立科学的概念，培养他们的观察能力和逻辑思维能力。
三、教学目标基于对教材和学情的分析，我制定了以下教学目标：1、科学知识目标学生能够准确描述冰和水的形态特征，如冰是固体、水是液体。
了解冰和水在温度变化时可以相互转化，知道冰融化成水需要吸收热量，水凝固成冰需要放出热量。
2、科学探究目标能够通过观察、实验等方法，比较冰和水的异同。
培养学生提出问题、作出假设、设计实验、观察记录、分析结果等科学探究能力。
3、科学态度目标激发学生对自然科学的兴趣，培养学生勇于探索、实事求是的科学态度。
培养学生合作学习的意识和能力。
4、科学、技术、社会与环境目标了解冰和水在生活中的应用和重要性，增强学生珍惜水资源的意识。
第二章：水
2.冰转变为水时的变化
2.1微观结构上的变化 2.2密度上的变化 两个因素： ①配位数 ②最邻近的水分子之间的距离
第七节 水与溶质的相互作用
1.几个一般概念 几个一般概念
溶质分子基团与水分子的两种作用 （1）溶质分子基团 亲水基团：即具有极性的基团。 疏水基团：即具有非极性的基团。 （2）两种作用 亲水相互作用：亲水基团和水分子之间发生的相吸作 用。 疏水相互作用：疏水基团和水分子之间发生的相互排 斥作用。
4.1中性基团（亲水性溶质）亲水的原因→ 分子 结构中含有亲水性基团。 举例说明中性基团的亲水性基团？？？ 羟基、氨基、羰基、酰胺基、亚氨基
4.2水与亲水性基团的作用力
种类和强度 对水结构的影响： 没有显著的影响。 “水桥”的形成： 维持大分子的特 定构象。
5.水与非极性物质的相互作用
5.1何谓非极性物质？举例说明。
凝胶扫描电镜观察
面条凝胶截面观察
2.2分子水平
2.2.1水分子和溶质分子作用力强弱的比较
2.2.2食品体系中水分子的存在状态
－－－从水分子和溶质分子作用力强弱上区别 （1）构成水 概念：指与非水物质结合最强的并作为 非水组分整体部分的结合水。 特点：
这部分水在高水含量食品（90％以上）中占很少部分。 在-40℃下不结冰，无溶剂能力。
3.1离子和离子基团：能在水中电离的物质（无
机离子），以及有机分子的离子基团。 举例。
3.2水分子与离子和离子基团的作用力
3.2.1种类 偶极↔离子 3.2.2强度：比H2O ↔ H2O氢键强，比共价 健弱。
3.3水分子与离子和离子基团的作用力对水 结构和性质的影响
①与离子最相邻的第一层 水分子将强烈地被打乱。 → 结构水、邻近水 ②第二层或更远的水分子 也将被改变。 → 多层水、体相水 ③ 在浓盐溶液和稀盐溶液 中，离子对水结构的影响 是不同的。
第二章 水 分201609
Water
Contents
第一节 Introduction 概述
第二节 The physical properties of water and ice 水和冰的物理性质
第三节 The water molecule 水分子
第四节 Association of water molecules水分子的 缔合
➢ 持水力（Water holding capacity） • “Water holding capacity” is a term that is frequently employed to describe the ability of a matrix of molecules, usually macromolecules present at low concentration, to physically entrap large amounts of water in a manner that inhibits exudation under the application of an external, often gravitational, force.
• 水的主要的结构特征是在短暂、扭曲的四面体 中液态水分子通过氢键缔合。
• 所有的模型也容许各个水分子频繁地改变它们 的排列，即一个氢键快速地终止而代之以一个 新的氢键，而在温度不变的条件下，整个体系 维持一定的氢键键合和结构的程度。
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液体水的结构与冰的结构的区别在于它们的配位数 和二水分子之间的距离（下表）
10~12 10~13
15 87 40~75 4 65 15
35~45 5~8 43~59
20 <35 <1
幼儿园小班科学认识冰与水教案
幼儿园小班科学认识冰与水教案
一、教学目标
1.培养幼儿尊重自然、爱护环境的态度和能力；
2.通过实验让幼儿了解水和冰的共同点和不同点；
3.培养幼儿观察、比较和归纳整理的能力；
4.激发幼儿的好奇心和求知欲。
二、教学内容
本次教学以“水和冰”为主题，通过实验让幼儿了解水和冰的共同点和不同点。
三、教学准备
1.每组准备一些水和冰块、两个小碗；
2.预先准备好幼儿喜欢的冷饮。
四、教学步骤
1.教师向幼儿介绍本次的主题，引导幼儿思考：水和冰有什么相同点和不同？
2.找一名幼儿上来，向幼儿展示一个小碗，把一块冰放进去，再倒一些水进去。
然后向幼
儿问：“这是什么？”
3.继续展示另外一个小碗，把同样的一些水倒进去，然后向幼儿问：“这是什么？”
4.观察两个小碗，引导幼儿比较两者的相同点和不同点。
例如：都是透明的，里面都有
水，但是一个好像有很多小冰块而另一个则没有。
5.小班幼儿参与实验。
每组分别用两个小碗，把一些水倒进一个小碗里，把水倒进另一个
小碗，然后往其中一个小碗里加入冰。
观察冰和水的变化，发现冰会慢慢消失掉。
6.结束实验后，给幼儿介绍冷饮是用冰制成的。
幼儿品尝冰制成的冷饮，了解冷饮是通过
冰制成的。
五、教学总结
通过本次实验，幼儿了解到了水和冰的共同点和不同点，培养了他们的观察、比较和归纳整理的能力。
在学习的过程中，他们也体验了实验的乐趣，并且为了解决问题而引发的好奇心和求知欲，更加探索了自己的兴趣和可能性。
我们相信这种活动能够培养幼儿尊重自然、爱护环境的态度和能力，并为今后的科学学习打下基础。
《水和冰的结构》PPT课件
水分活度与食品化学变化的关系
• 淀粉：淀粉的食品学特性主要体现在老化和糊化上。 老化是淀粉颗粒结构、淀粉链空间结构发生变化而 导致溶解性能、糊化及成面团作用变差的过程。在 含水量大30～60%时，淀粉的老化速度最快；降低 含水量老化速度变慢；当含水量降至10～15%时， 淀粉中的水主要为结合水，不会发生老化。
• 脂肪：影响脂肪品质的化学反应主要为酸败，而酸 败过程的化学本质是空气氧的自动氧化。脂类的氧 化反应与水分含量之间的关系为：在Ⅰ区，氧化反 应的速度随着水分增加而降低；在Ⅱ区，氧化反应 速度随着水分的增加而加快；在Ⅲ区，氧化反应速 度随着水分增加又呈下降趋势。
水分活度对食品质构的影响
• 水分活度对干燥和半干燥食品的质构有较大的影响。通过各种各样的食品包装来 创造适宜的小环境，尽可能达到不同食品对水分活度的要求。
水分活度对酶促反应的影响
• Aw<0.85时,食品原料腐败的大部分酶会失去活性。 • 脂肪氧化速度随水分含量的增加而下降。 • 需要指出的是：同一微生物在不同溶质的水溶液中生长所需的Aw是不同的。
水分活度与食品化学变化的关系
• 食品中的水分活度与食品中所发生的化学变化的种类和速度有密切的关系； 而食品中的化学变化是依赖于各类食品成分而发生的。以各类食品成分为线 索，其化学变化与水分活度关系的一般规律总结如下：
体相水可被微生物所利用，结合水则不能。
水和冰的结构
• 水分子由2个氢原子与 1个氧原子所组成。
• 水分子的结构见右图
冰的结构和性质
冰是水分子通过氢键相互结合、有序排列形成的低密度、具有一定刚 性的六方形晶体结构。普通冰的晶胞和基础平面可如下图所示：
水分子的缔合
• 由于水分子的极性及两 种组成原子的电负性差 别，导致水分子之间可 以通过形成氢键而呈现 缔合状态。
冰和水说课稿
冰和水说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的内容是“冰和水”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“冰和水”是小学科学课程中物质科学领域的重要内容。
本节课主要让学生观察和比较冰和水的相同点与不同点，了解物质在不同状态下的特点和变化，为后续学习物质的三态变化打下基础。
教材通过引导学生观察冰和水的外观、温度、状态等方面的差异，培养学生的观察能力和比较能力。
同时，通过实验探究，让学生亲身感受物质状态变化的过程，激发学生对科学的兴趣和探索欲望。
二、学情分析三年级的学生正处于好奇心强、求知欲旺盛的阶段，但他们的思维还主要以形象思维为主，抽象思维能力较弱。
在生活中，学生对冰和水有一定的感性认识，但对于冰和水的本质区别以及物质状态变化的原理还缺乏深入的了解。
因此，在教学过程中，我将注重引导学生通过观察、实验等活动，亲身体验和感受科学知识，帮助他们逐步建立科学的思维方式。
1、科学知识目标（1）知道冰和水在外观、温度、状态等方面的不同。
（2）了解冰受热会融化成水，水受冷会结成冰。
2、科学探究目标（1）能够用多种方法观察冰和水的特点，并进行比较和记录。
（2）能够设计简单的实验，探究冰的融化和水的结冰过程。
3、科学态度目标（1）培养学生对科学现象的好奇心和探究兴趣。
（2）培养学生认真观察、实事求是的科学态度。
4、科学、技术、社会与环境目标（1）了解冰和水在生活中的应用，以及与环境的关系。
（2）意识到合理利用水资源的重要性。
四、教学重难点1、教学重点（1）观察和比较冰和水的特点。
（2）理解冰的融化和水的结冰过程。
（1）设计实验探究冰的融化和水的结冰条件。
（2）解释冰和水状态变化的原因。
五、教学方法为了实现教学目标，突破教学重难点，我将采用以下教学方法：1、观察法让学生通过观察冰和水的外观、颜色、状态等，直观地感受它们的特点。
2、实验法组织学生进行冰的融化和水的结冰实验，让学生在实验中亲身体验物质状态的变化。
水和冰转换公式(一)
水和冰转换公式(一)水和冰转换公式1.水的结构公式及性质•水的化学结构公式为 H2O，表示每个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。
•水是一种无色、无味、透明的液体。
•水在大气中常见的三态之一，即液态。
在室温下，纯水的沸点为100摄氏度，冰点为0摄氏度。
•水在冷却到0摄氏度以下时，可以转化为固态冰。
•水具有很高的比热容，因此能够在吸收或释放热量时保持相对稳定的温度。
2.冰的结构公式及性质•冰的化学结构公式同样为 H2O，但冰中的水分子以规则的晶格排列形式存在。
•冰是固态水，在0摄氏度以下形成。
•冰的晶格结构使得其密度较液态水低，因此冰比水轻，能够浮在液态水上。
•冰会在升温到0摄氏度以上时，转化为液态水。
•冰具有固定的晶体结构，因此相对于液态水而言，冰的分子比较有序，不具有流动性。
3.水和冰的相互转换公式•水和冰之间的相互转换可以通过以下两个公式表示：冰转化为水的公式冰 + 热量→ 水•当冰受到足够的热量时，其分子之间的键会被打破，冰会逐渐转化为液态水。
水转化为冰的公式水 + 冷却→ 冰•当水的温度降低到0摄氏度以下时，其分子会逐渐变得有序并形成固态结构，水会转化为冰。
4.举例解释•例子1：当你冰箱里的冰块暴露在室温环境中时，冰块开始逐渐融化。
这是因为冰块吸收了室温的热量，热量使冰块分子之间的键被打破，冰块转化为液态水。
•例子2：在寒冷的冬天，当你把一杯温水放置在室外时，水逐渐冷却。
当水的温度降低到0摄氏度以下时，水分子会逐渐有序排列并形成固态结构，水会转化为冰。
通过上述举例，我们可以看出水和冰之间的相互转换取决于温度和热量的变化。
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概述
2.1.1 水在食品中的作用 食品的溶剂 食品中的反应物或反应介质 除去食品加工过程中的有害物质（单宁、秋水仙
碱） 食品的浸胀剂 食品的传热介质 生物大分子化合物构象的稳定剂
氨NH3（三个供体和一个受体部位形成四面体排列 ）和氟化氢HF（一个供体和三个受体部位形成四 面体排列）分子由于没有相等数量的供体和受体 部位，都无法形成和水一样的三维氢键网络，而 是形成二维氢键网络，每个分子参与的氢键数目 小于水分子。
水分子的结构特征
水是呈四面体的网状结构 水分子之间的氢键网络是动态的 水分子氢键键合程度取决于温度
解释水和冰的异常物理性质，最好先从研究单个 水分子的性质开始，进而拓展到水分子束的特性 ，最终考察整体相水的特征。
2.2 水、冰的结构和性质
一、单个水分子的结构
接近完美四面体结构的强极性分子。 水分子由两个氢原子与一个氧原子的两个SP3杂 化轨道结合成两个σ共价键，形成近似四面体结 构，氧原于位于四面体中心，四面体的四个顶点 中有两个被氢原子占据，其余两个为氧原子的非 共用电子对所占有。
水的缔合程度及水分子之间的距离也与温度有密 切的关系；在0℃ 时，水分子的配位数是4，相互 缔合的水分子之间的距离是0.276nm；当冰开始熔 化时，水分子之间的刚性结构遭到破坏，此时水 分子之间的距离增加，如1.5℃ 时为0.29nm，但由 0℃ ~3.8℃ 时，水分子的缔合数增大，如1.5℃ 时 缔合数是4.4，因此冰熔化的开始阶段，密度有一 个提高的过程；随着温度的继续提高，水分子之 间的距离继续增大，缔合数逐步降低，因此密度 逐渐降低。
冰的热导率是同样温度下水的4倍——说明冰对热 的传导速率要比生物材料中非流动水的导热率快 得多。
冰的热扩散系数约为水的9倍——说明在一定的环 境条件下，冰的温度变化速率比水大得多。
正是由于水的以上物理特性，导致含水食品在加 工贮藏过程中的许多方法及工艺条件必须以水为 重点进行考虑和设计；特别是在利用食品低温加 工技术是要充分重视水的热传导和热扩散的特点。
水具有一定的黏度是因为水分子在大多数情况下 是缔合的，而水具有流动性是因为水分子之间的 缔合是动态的。当水分子在ns或ps这样短的时间 内改变它们与临近水分子之间的氢键键合关系时， 会改变水的淌度和流动性。
水分子不仅相互之间可以通过氢键缔合，而且可 以和其它带有极性基团的有机分子通过氢键相互 结合，所以糖类、氨基酸类、蛋白质类、黄酮类、 多酚类化合物在水中均有一定的溶解度。另外， 水还可以作为两亲分子的分散介质，通过这种途 径使得疏水物质也可在水中均匀分散。
食品中的含水量
水是食品的主要组成成分，食品中的水分含量、 分布和状态对食品的结构、外观、质地、风味、 新鲜程度产生极大的影响；食品中的水分也是引 起食品变质的重要原因；影响食品的品质和加工 工艺。
食品名称
番茄 莴苣 卷心菜 啤酒 柑橘 苹果汁
表2.1 某些代表性食品的含水量
水分%
食品名称
水分%
水分子两个O—H键的夹角即(H—O—H)的键角 为104.5°，O—H核间距为0.096 nm，氢和氧的 范德华半径分别为0.12和0.14 nm。
SP3
O
H H 104.50
1.84D
1. H2O分子的四面体结构有对称性 2. H-O共价键有离子性和电负性
3. 氧的另外两对孤对电子有静电力
水的结构
3种结构模型 混合型
水分子间以氢键形式瞬时聚体成庞大的水分子簇
连续结构
水分子间的氢键均匀地分布在整个水体系中，连续网状
填隙式模型
水保留了一种似冰或是笼型的结构，单个水分子填充在整 个笼型结构的间隙空间中
冰的结构
冰的结构和性质
冰是水分子通过氢键相互结合、有序排列形成的 低密度、具有一定刚性的六方形晶体结构。普通 冰的晶胞和基础平面可如下图所示：
第二章 水和冰
目的和要求：
1.掌握水在食品中的重要作用、存在的状态，水 分活度和水分等温吸湿线的概念及其意义，水分 活度与食品稳定性的关系。
2.了解水和冰的结构及其性质,分子流动性与食品 稳定性的关系。
水和冰
生物体系的基本成分：蛋白质、碳水化合物、脂 肪、核酸、矿物质和水。其中水是最普遍存在的， 它往往占植物、动物质量或食品质量的50%~90%。
食品名称
95
牛奶
87
95
马铃薯
78
果酱 蜂蜜
92
香蕉
75
奶油
90
鸡
70
稻米面粉
87
肉
65
奶粉
87
面包
35
酥油
水分%
28 20 16 12 4 0
2.1.2 水、冰的物理特性
水是一种特殊的溶剂，其物理性质和热行为有与 其它溶剂显著不同的方面：
水的熔点、沸点、介电常数、表面张力、热容和 相变热均比质量和组成相近的分子高得多。
H
O
H
HO
H
H
由于每个水分子上有四个形成氢键的位点，因此 每个水分子的可以通过氢键结合4个水分子。
水分子之间还可以以静电力相互结合，因此缔合
态的水在空间有不同的存在形式，如：
H
H
H HH O OO
OH HO
H
O
H
H HH
O
H
O
HH
OH H
H
不同的缔合形式，可导致水分子之间的缔合数大于4。
在通常情况下，水有三种存在状态，即气态、液 态和固态。水分子之间的缔合程度与水的存在状 态有关。在气态下，水分子之间的缔合程度很小， 可看作以自由的形式存在；在液态，水分子之间 有一定程度的缔合，几乎没有游离的水分子，由 此可理解为什么水具有高的沸点；而在固态也就 是结冰的状态下，水分子之间的缔合数是4，每个 水分子都固定在相应的晶格里，这也是水的熔点 高的原因。
水分子氢键键合程度取决于温度
配位数（coordination number）是中心离子的重 要特征。直接同中心离子（或原子）配位的原子 数目叫中心离子（或原子）的配位数。
水分子的缔合与水的三态
由于水分子的极性及两种组成原子的电负性
差别，导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现
缔合状态：
O
H