水
维基百科，自由的百科全书
| 水 | |
|---|---|
 |
|
| 常规 | |
| IUPAC中文命名 | 水 |
| CAS号 | 7732-18-5 |
| 分子式 | H2O |
| 分子构型 |  |
| 摩尔质量 | 18.01528 g/mol |
| pKa | 7 |
| pKa1 | ？ |
| pKa2 | ？ |
| pI | ？ |
| 物理性质 | |
| 熔点 | 273.15 K（0℃） |
| 沸点 | 373.15 K（100℃） |
| 三相点 | 273.16 K 611.659Pa |
| 相图 |  |
| 临界点 | 647 K 22.064 MPa |
| 偶极矩 | |
| 熔化热（Δfus H） | 6.0135 kJ/mol |
| 汽化热（Δvap H） | 40.6836 kJ/mol |
| 固态 | |
| 外观 | 无色或白色晶体 |
| 密度 | 0.9167×103 kg/m3 |
| Δf Hm |
-291.83 kJ/mol |
| Δf Gm |
？ kJ/mol |
| Sm |
41 J/mol/K |
| Cm | 25 J/mol/K |
| 液态 | |
| 外观 | 无色无臭透明液体 |
| 密度 | 0.99987 kg/m3 |
| Δf Hm |
-285.83 kJ/mol |
| Δf Gm |
kJ/mol |
| Sm |
69.95 J/mol/K |
| Cm | 75.296 J/mol/K |
| 气态 | |
| 外观 | 无色透明气体 |
| 密度 | ？ kg/m3 |
| Δf Hm |
-241.825 kJ/mol |
| Δf Gm |
？ kJ/mol |
| Sm |
188.84 J/mol/K |
| Cm | 33.571 J/mol/K |
| 安全性 | |
| 主要危险 | 无 |
| 人身保护 | 一般来说不需要保护，但是要防止溺水 |
| 易反应 | 与能溶于水的酸性氧化物或碱性氧化物反应，生成相应的含氧酸或碱 |
| 储存 | 应避免与活泼金属接触，也不应使用铁质容器 |
| 摄取 | 人体最高耐受量为2700ml/m2体表面积。过量的喝水会导致抽筋，由于渗透作用会导致电解质失衡，因此引起头痛、神志不清、严重的话会昏迷甚至死亡。（参看水中毒） |
| 吸入 | 无毒。但是可能会导致肺部的表面活性物质溶解并且使肺泡破裂而造成窒息。在水中窒息称为溺水 |
| 皮肤 | 长时间浸入水中会导致表皮脱落 |
| 蒸汽 | 过热的水蒸气是无色透明的气体，而不是常见的白色水雾。接触过热蒸气会烫伤皮肤甚至死亡 |
| 若非注明，所有数据都依從国际单位制，以及来自标准状况的条件。 | |
水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识，东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素，水是中国古代五行之一；西方古代的四元素说中也有水。
目录 |
[编辑] 水的性质
水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以通过多次蒸馏的方法取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸汽。
在20℃时，水的热导率为0.006 J/s·cm·K，冰的热导率为0.023 J/s·cm·K，在雪的密度为0.1×103 kg/m3时，雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃时最大，为1×103kg/m3，温度高于3.98℃时，水的密度随温度升高而减小 ，在0～3.98℃时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0℃时，密度为0.99987×103 kg/m3，冰在0℃时，密度为0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。
水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量离解为氢和氧，但水在通电的条件下（电解）会离解为氢和氧。具有很大的内聚力和表面张力，除汞以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水有极微弱的导电能力，但普通的水因含有少量电解质（如矿物质、溶解大气中二氧化碳形成的碳酸）而有较强的导电能力。
水本身也是良好的溶剂，是生化反应的重要载体。
在-213.16℃，水分子會表現出現厭水性。[1]
[编辑] 水的来源
地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧，目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期，原始大气中的氢、氧化合成水，水蒸气逐步凝结下来并形成海洋；也有观点认为，形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为，原始地壳中硅酸盐等物质受火山影响而发生反應、析出水分。也有观点认为，被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源，甚至现在地球上的水还在不停增加。
[编辑] 水在地球上的分布
地球表层水体构成了水圈，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。由于注入海洋的水带有一定的盐分， 加上常年的积累和蒸发作用，海和大洋里的水都是咸水，不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚大陆上的里海是最大的咸水湖。
地球上水的体积大約有 1 360 000 000 立方公里. 當中
- 海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。
- 冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)。
- 地下水佔了13 000 000立方公里(或者0.9%)。
- 湖泊，內陆海，和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%)。
- 大气中的水蒸气在任何已知的時候都占了13 000立方公里(或0.001%)。
[编辑] 水的地理意义
[编辑] 对气候的影响
水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%，保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量，使气温不致过高；在冬季则能缓慢地释放热量，使气温不致过低。
海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云，云中的水通过降水落下来变成雨，冬天则变成雪。落于地表上的水渗入地下形成地下水；地下水又从地层里冒出来，形成泉水，经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。
雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中，季风带来了丰富的水气，形成明显的干湿两季。
此外，在自然界中，由于不同的气候条件，水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。
[编辑] 对地貌的影响
地球表面有71%被水覆盖，从空中来看，地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤，冲淤河道，搬运泥沙，营造平原，改变地表形态。
[编辑] 对生命的影响
地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%；而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。
水有利于体内化学反应的进行，在生物体内还起到运输物质的作用。 水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。
[编辑] 水的種类
不同的学科对水有着一些不同的称呼：
此外还有：
- 生物水：在各种生命体系中存在的不同状态的水。
- 天然水：
- 土壤水：贮存于土壤内的水
- 地下水：贮存于地下的水
- 超纯水：纯度极高的水，多用于集成电路工业
- 结晶水：又称水合水。在结晶物质中，以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。
- 重水的化学分子式为D2O，每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二，通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂。
- 超重水的化学分子式为T2O，每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。
- 半重水的化学分子式为HDO，每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。用途不大。
[编辑] 與水相關的化学反应
[编辑] 水的电离与溶液pH值
水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离: H2O+H2O↔H3O++OH− 通常H3O+简写为H+
- 水的离子积 Kw=[H+][OH−]
- 25度时，Kw=1×10−14
- pH=−log10([H+])
- pH<7，溶液为酸性，pH=7，溶液为中性，pH>7，溶液为碱性。
能溶于水的酸性氧化物或碱性氧化物都能与水反应，生成相应的含氧酸或碱。酸和碱发生中和反应生成盐和水。水在电流的作用下能够分解成氢气和氧气。碱金属和水接触会发生燃烧。
此外，水本身也可以作为催化剂。
[编辑] 淡水短缺问题与对策
地球上水总储量约为1.36x1018m3，但除去海洋等咸水资源外，只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形势存在，河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。
世界气象组织于1996年初指出：缺水是全世界城市面临的首要问题，估计到2050年，全球有46％的城市人口缺水。對於水资源稀少的地區來說，水已經超出生活資源的範圍，而成為戰略資源，由於水資源的稀有性，水戰爭爆發的可能性越來越高。
为让全世界都关心淡水资源短缺的问题，第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。
[编辑] 水文化
请参看水文化
水在科学、哲学、宗教、文学、美术、体育、神话等中都有所体现。
[编辑] 水的利用
水是人类生活的重要资源，特别是农业需要大量水进行灌溉，人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立，以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中，水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。
随着科学技术的发展，人们兴修水利，与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域，如水力学，水文科学，水处理等，甚而产生了以水为生的产业水产业。
工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题，污水的处理就变得十分必要。 (见水污染和污水处理。)
[编辑] 水溶液
水可以用来溶解很多种物质，是很好的无机溶剂，用水作溶劑的溶液，即称为水溶液。用"aq"作为记号，如“HCl(aq)”。 当物质溶解于水时，离子化合物在水中发生电离，以离子态存在，这样的溶液一般是透明的。当分子溶于水时，有些可以与水发生反应，形成新物质，这些新物质溶解于水中，或者这些分子直接填补水分子间的空隙。这些分子、离子等都是溶质。特别需要注意的是，如果不作特殊说明，“xx溶液”，指的就是"xx"的水溶液。任何含有水的溶液，都必须称为“xx的水溶液”，即不管溶质于水的比例，只要有水存在，都应该把水当作溶剂。 对于大部分物质，它们能在水中溶解的质量是有限度的。这种限度叫做溶解度。有些物质可以和水以任意比例互溶，如“乙醇”，但绝大多数物质在达到溶解度时，就不再溶解。会形成沉淀或者放出气体，这种现象叫做析出。 还有一种特殊的状态，叫做胶体。胶体中，粒子的大小在100nm左右，由于电荷的作用不沉淀，悬浮在溶液中。牛奶是一种常见的胶体，空气也是一种气溶胶。 另外，溶解是一种动态平衡，物质实际上在不断的溶解和析出。 由於被溶解物質（稱作溶質）的顆粒大小和溶解度不同，水溶液的透明度會有所不同，較透明的稱作真溶液，較混濁的稱作膠態溶液（又稱假溶液），有些膠態溶液還會進一步在底部形成沉淀，成為沉殿膠態溶液。
[编辑] 古代世界观中的水
在文明的早期，人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类，水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水；佛教中的四大也有水；中国古代的五行学说中水代表了所有的液体，以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。
《老子·道德經》第八章以水比喻最高的道德標準：「上善若水。水善利萬物而不爭，處眾人之所惡，故幾於道。」水滋潤大地萬物，卻不爭奪顯赫的位置，總是謙卑自己，去充滿低漥之地。第七十八章又說：「天下柔弱莫過於水，而攻堅強者莫之能勝，以其無以易之。」指出柔弱勝剛強的道理。
[编辑] 水崇拜
在人类的童年时期，对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情，产生了又爱又怕的感情，产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性，祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。
中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王，龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。
[编辑] 参考文献
[编辑] 参看
[编辑] 外部链接
- 水化学 (水的化学常识)（英文）
- 水资源知识和数据
