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水（化学式：H2O）是地球表面上最多的分子，除了以气体形式存在于大气中，其液体和固体形式占据了地面70-75%的组成部分。标准状况下，水在液体和气体之间保持动态平衡。室温下，它是无色，无味，透明的液体。作为通用溶剂之一，水可以溶解许多物质。因此，自然界极少有纯净水。一个水分子含有两种不同的元素；氢和氧。一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。每个水分子的直径是4×10^-10m 。它的质量是2.99×10^-26kg。它的体积是π/6(4×10-10)m3=3 ×10^-29m3。 基本信息
物质简介水（化学式：H2O）是地球表面上最多的分子，除了以气体形式存在于大气中，其液体和固体形式占据了地面70-75%的组成部分。标准状况下，水在液体和气体之间保持动态平衡。室温下，它是无色，无味，透明的液体。作为通用溶剂之一，水可以溶解许多物质。因此，自然界极少有水的纯净物。 微生物易寄在水体表面。 心脏能跳动， 血液能流动 肺能呼吸，关节能活动，肌肉能运动 多亏有了人体的冷却系统！ －－埃维昂公司瓶装水广告语节选 水的功能远不止这些。 水是用得最普遍的物质。没有水就没有生命，世界气候就会是另一个样子，最要紧的是无法用微波炉加热食物。水这种物质如此特殊的原因何在？关键在于它的分子结构。 水的形态水以多种形态存在，固态的水即我们熟知的冰，气态的水即我们所说的水蒸气（无色，我们看到的白色水气是水蒸气冷凝后的液态小水滴），而一般只有液态的水才被视为水。在其临界温度及压力（647K及22.064MPa）时，水分子会变为一种“超临界”状态，液态般的水滴漂浮于气态之中。 重水是普通水的氢原子被它更重的同位素氘所取代而形成的。其化学性质和普通水基本一致，常用在核反应堆中减速中子。 在宇宙中在银河系星云中被探明存在水，由于氢和氧是构成宇宙的主要元素，科学家认为其他星系中依然存在大量水。 由于星云尘埃的凝聚，形成各种彗星，行星，矮行星及其卫星，水也会存在于这些天体上。在太阳系中，水以固体形式存在于以下天体： 月球 水星，火星，海王星 冥王星 天然卫星，如海卫一，木卫二 只在地球上发现液态形式的水，科学家也预测说液态水极有可能存在于土卫二的表面。 在地球上水以水循环为载体存在于地球上，包括大气层，土壤含水，河流水，地下水，植物含水。 地球上的水含量（全部水）大约是1,360,000,000 km³ (326 000 000 mi³)。包括了： 1,320, 000, 000 km³ (316 900 000 mi³ 即 97.2%)在海洋中。 25, 000, 000 km³ (6 000 000 mi³ 即1.8%) 在冰川，冰盖，冰原中。 13 ,000, 000 km³ (3,000,000 mi³ 即0.9%) 是地下水。 250 ,000 km³ (60,000 mi³ 即0.02%)是淡水，包括河湖，内陆海。 13, 000 km³ (3,100 mi³ 即0.001%)存在于大气层中。 结构分析一个水分子的质量为： 水的摩尔质量除阿伏伽德罗常数： 18g/mol ÷ 6.022 141 29 *10^23mol^-1 ≈ 3*10^-23 g 水分子的书写：H2O 是由2个氢原子一个氧原子构成的 尽管水的行为复杂又独特，它却是又小又简单的分子。它由两个氢原子分别和一个氧原子键合而成（见图1）。 水分子的三个原子形成104.5度角。每个氢原子和氧原子之间的键，叫共价 键，通过分享一对电子形成。应当指出，一对电子的共享程度并不均衡。氧比氢更需要电子（这种特性称为电负性）。换言之，氢原子和氧原子键合时，在这个过程中共价电子主要在负电的氧原子周围运动。因此，共价键氧的一侧带负电(-)，氢的一侧带正电(+)（高中物理课本就介绍过-e。注：亦有+e）。 如果水是线性分子，这些电荷就无关紧要。这种分子应该对称（见图2）。 （为了检验水分子是由三个原子组成的具有对称性性质的分子，画一条横线与一条竖线穿过分子中部。如果分子对称，上下、左右看上去都应该一样。）正电荷均匀地分布在负电荷周围，作用相互抵消。只有一个电荷中心；分子为无极性分子。 但是水分子为非线性，呈角分布，因而差异很大。 因为呈角分布，因而分子不对称。在负电荷周围，正电荷不均匀分布。作用不能 相互抵消，两者都有自己的电荷中心。分子有正负极。这是有极分子，化学家称为偶极子。事实上，水分子是一种特殊的有极分子，其有极属性比几乎其他所有分子都明显。 因而水分子呈非线性，且呈角分布。这方面哪怕稍有差池，生命就不会存在。 因为偶极子有正极与负极，活像小磁铁。分子的正极吸引邻近分子的负极，从而分子黏在一起。蜂蜜黏性大，就是这个原因。图5为水分子相互吸引的示意图。 用虚线表示吸引，因为偶极子间相互吸引涉及氢原子，故称为氢键（氢键表示含氢的有极分子间的相互吸引。氢键比水分子内氧与氢两种原子间的共价键弱）。水分子因其有明显的 偶极子属件而由稳固的氢键结合在一起。它们趋于牢牢地粘在一起。牢固到什么程度？用一个医药用的滴管，将水滴小心地滴到硬币上。在水尚未从硬币边沿溢下来之前，数一下硬币上的水滴数。 为了用别的方法演示水分子的黏性，在两个玻璃杯或茶杯中分别装上油和水，尽量将它们放平（和平面平行），分别在两种液体上轻轻地放一个用密度比水和油大得多的钢制成的小纸夹。纸夹本应沉入液体中，但事实是它漂浮在水面上，而不是在油上浮着。 其实，纸夹浮在水面上并非因为有浮力，或两者存在密度差异，而是因为水有黏性，水面上的分子粘在一起构成透不过去的复盖层，叫表面张力。将纸夹往水面下压，纸夹就会沉下去。 黏在一起的分子形成固体和液体。为了使分子不黏在一起而相互分开，并变成气体，必须向水中增加大量的能量，通常都通过加热。就是说，水的沸点高，往往呈液态。必须将水温提高到212°F（100℃），分子才能有足够能量克服氢键的强作用力而分开。温度在32°F（0℃）和212°F之间时，水为液体。世界上几乎所有地区的水全年多半为液体。 但是如果水不呈角分布，无极性，而不是有极性，就不会很黏，水的沸点 将特别低。如果水无极性，估计在-85°F（-65℃）就会沸腾，那么在地球的所有温度下水都应该是气体。 微波炉之所以能烹调食物，是因为食物中含水。水是一种强偶极子。电学上的水是正、负极性很强的分子。微波像无线电波、光和X射线一样是一种电磁辐射能，具有电和磁两种特性。电磁能穿过食物时，导致水等极化分子振动。振动产生热，这种热煮熟放在微波炉中的食物。微波炉并不是常说的由里向外煮熟食物，煮熟食物的热源来自食物内部而不是外部。水妙不可言，实际上是分子的妙不可言。 实际上水是液体，水分子呈角分布且有极性，而不是呈线性分布且无极性，因此水成为生命的源泉。 |
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