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(共12张PPT)
项目一 水的性能与控制
食品中水的结构
食品水的结构
1.在水结成冰的过程中，水分子结构会发生什么样的变化？
2.为什么冰块总是漂浮在水面？
水分子结构
一个水分子由两个氢原子分别和一个氧原子键合而成。水分子的三个原子形成104.5°。
水分子结构
水分子共价键
每个氢原子和氧原子之间形成共价键，由于参与形成共价键的电子主要在负电的氧原子周围运动。因此，水分子为非线性、呈角分布。
水分子的缔合
共价键氧的一侧带负电(-)，氢的一侧带正电(+)，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀、不对称的，因此，水分子为极性分子。水分子的极性产生了分子间吸引力，因而水分子具有强烈的缔合倾向。常温下，液态水中若干个水分子缔合成为（H2O）n的水分子簇。水分子中的氢原子带有部分正电荷，非常容易与另一个水分子中的氧原子形成氢键，即水分子之间通过形成氢键发生缔合，并且在三维空间中水分子能形成多重氢键，每个水分子最多能与其他4个水分子形成氢键，形成四面体结构。
水分子的缔合
水分子间多重氢键的缔合作用，极大地增强了水分子之间的作用力。尽管氢键（键能为2~40kJ/moL）和共价键（平均键能约为335kJ/moL）比较，氢键的键能很微弱，但是每个水分子都能与其它4个水分子形成三维空间的多重氢键键合，使水分子之间作用力相对较大。与同样能形成氢键的分子（例如NH3、HF）相比较，水分子中的吸引力异乎寻常地高。
水的特性
水分子形成三维氢键的能力使水具有高沸点、高比热容、高相变热（蒸发热、熔化热、升华热）等特殊物理性质，也有很高的介电常数。因为改变水的存在状态时，除需要给水提供一定热量增加水分子的运动速度外，还需要足够的额外能量来破坏分子之间的氢键，既破坏水分子间的氢键所需要的额外能量；通过氢键所产生的水分子簇，导致多分子偶极，也有效地提高了水分子的介电常数。
冰的分子结构
冰是由水分子有序排列形成的晶体。
水结冰时分子之间通过氢键相互结合连接在一起，形成刚性的、六方形晶体结构。
冰的晶体结构
冰的分子结构
冰的分子结构
根据X射线的研究，证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的，是一个敞开式的松弛结构，因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完，在冰中氢键把这些四面体联系起来，成为一个整体。
水形成冰的现象
现象1：当水首先冷却成为过冷状态，然后围绕晶核结冰，冰晶不断长大，快速结冰可以形成较多晶核和较小冰晶，这就是冰的形成。
现象2：当在过冷溶液中加入晶核，则会在这些晶核的周围逐渐形成长大的结晶，这种现象称为异相成核。当大量的水慢慢冷却时，由于有足够的时间在冰点温度产生异相成核，因而形成粗大的晶体结构。
现象3：通常食品中的水能溶解其中可溶性成分而形成溶液，因此，食品结冰的温度均低于0℃。食品中水完全结冰的温度称为低共熔点，大多数食品的低共熔点在-65~-55℃，而我国的冷冻食品的温度常为-18℃，这个温度离低共熔点相差甚远，因此冷藏食品的水分实际上并未完全凝结固化。
冰的分子结构
过冷现象是由于无晶核存在，液体水温度降到冰点以下仍然不能析出固体。但是若向过冷水中投入一粒冰晶或摩擦器壁产生冰晶，过冷现象立即消失。
液体水温度降到冰点以下仍不结冰
过冷溶液摩擦器壁立即结冰
冰的分子结构
若冷却速度很快就会发生很高的过冷现象，则很快形成晶核，但由于晶核增长速度相对较慢，因而就会形成微细的晶体结构。
速冻形成细微冰晶体，降低组织细胞结构损伤
总 结
1.当水结成冰后，分子之间以氢键链接形成刚性结构的六方晶型结构，分子之间的距离变大，导致冰的密度比水低，因此冰会漂浮在水面上。
2.一般食品中水均与可溶性成分形成溶液，所以结冰温度均低于0℃，大多数食品的低共熔点在-65~-55℃。

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