水的性質
水在常溫常壓下是無色無味的透明液體。在自然界中,純凈水是很少的。水通常是酸、堿、鹽和其他物質的溶液,習慣上仍稱為水。用鉑或應時器皿經過幾次蒸餾可以得到純水。當然,這是相對意義上的純凈水,不可能絕對沒有雜質。水是壹種可以在液態、氣態和固態之間轉換的物質。固態的水叫做冰;氣態被稱為水蒸氣。當水蒸氣的溫度高於374.2℃時,氣態水無法通過加壓轉化為液態水。
在20℃時,當雪的密度為0.1×103 kg/m3時,水的導熱系數為0.006J/s·cm·k,冰的導熱系數為0.023J/s·cm·k,雪的導熱系數為0.00029J/s·cm·k。在3.98℃時,水的最大密度為1×103kg/m3。當溫度高於3.98℃時,水的密度隨溫度的升高而降低。在0 ~ 3.98℃時,水不服從熱脹冷縮規律,但密度隨溫度升高而增大。0℃時,水的密度為0.99987×103 kg/m3,冰的密度為0.9167×103 kg/m3。所以冰可以浮在水面上。
水的熱穩定性很強。水蒸氣加熱到2000K以上,只有少量的水會解離成氫和氧,但水通電後會解離成氫和氧水。具有很大的內聚力和表面張力,除水銀外,水的表面張力最大,能產生明顯的毛細現象和吸附現象。純水的導電性很弱,但普通水含有少量電解質,具有導電性。
水本身也是壹種很好的溶劑,大多數無機化合物都溶於水。
在-213.16℃時,水分子會表現出疏水性。[1]
水的來源
地球是太陽系九大行星中唯壹被液態水覆蓋的行星。關於地球上水的起源,學術界分歧很大,目前有幾十種不同的成水學說。有人認為,在地球形成初期,原始大氣中的氫被氧化成水,水蒸氣逐漸凝結形成海洋;還有壹種觀點認為,水最初存在於形成地球的星雲物質中。另壹種觀點認為,原地殼中的矽酸鹽等物質是火山反射沈澱出來的。還有觀點認為,被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至現在地球上水還在增加。
水和水體的作用
對氣候的影響
水可以調節氣候。大氣中的水蒸氣可以阻擋地球60%的輻射,保護地球不被冷卻。海洋和陸地水體在夏季可以吸收和積累熱量,這樣溫度就不會太高;冬天可以慢慢放熱,這樣溫度不會太低。
海洋和地球表面的水蒸發到天空中形成雲。雲中的水通過降水落到雨裏,冬天變成雪。落到地表的水滲入地下形成地下水;地下水又從地層中湧出,形成泉水,通過小溪和河流流入大海。形成水循環。
雨雪等降水活動對氣候形成有重要影響。在溫帶季風氣候中,季風帶來豐富的水分,形成明顯的幹濕季節。
此外,在自然界中,由於氣候條件不同,水會以雹、霧、露、霜的形式出現,影響氣候和人類活動。
對地理的影響
地球表面的0%被水覆蓋著。從空中看,地球是壹個藍色的星球。水侵蝕巖石土壤,沖刷和淤積河流,輸送沈積物,建造平原,改變地表形態。
地球的地表水構成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、雪、地下水和大氣中的水。因為註入海洋的水含有壹定量的鹽,而且常年積累蒸發,所以海和海洋的水是鹹的,不能直接飲用。壹些湖裏的水也是鹹的。世界上最大的水體是太平洋。北美五大湖是最大的淡水系統。歐亞大陸上的裏海是最大的鹹水湖。
地球上水的體積約為1.36億立方千米,其中
海洋占1 320 000 00立方千米(或97.2%)。
冰川和冰蓋占2500萬立方千米(或1.8%)。
地下水占13 00萬立方千米(或0.9%)。
湖泊、內海和河流中的淡水占25萬立方千米(或0.02%)。
大氣中的水蒸氣在任何給定的時間都占13 000立方千米(或0.05438+0%)。
對生活的影響
地球上的生命最早出現在水中。水是所有生物的重要組成部分。人體內的水占70%;水母98%是水。水中生活著大量的水生植物和其他水生生物。
水有利於體內的化學反應,也起著在生命體中運輸物質的作用。水對維持生物體溫的穩定起著重要的作用。
水的種類
不同的學科對水有不同的稱呼:
根據水質的不同,可分為:
軟水:硬度低於8度的水是軟水。
硬水:硬度高於8度的水是硬水。硬水會影響洗滌劑的效果,用硬水加熱會有更多水垢。
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根據氯化鈉的含量,飲用水可分為:
淡水。
鹹水
此外:
生物水:存在於各種生命系統中的不同狀態的水。
天然水:
土壤水:儲存在土壤中的水。
地下水:儲存在地下的水。
超純水:純度很高的水,多用於集成電路行業。
結晶水:又稱水合水。在晶體物質中,壹定數量的水分子通過化學鍵與離子或分子結合。
重水的化學式是D2O,每個重水分子由兩個氘原子和壹個氧原子組成。重水占天然水不到萬分之二,電解得到的重水比黃金還貴。重水可以用作原子反應堆的慢化劑和熱載體。
超重水的化學分子式是T2O,每個重水分子由兩個氚原子和壹個氧原子組成。超重水在天然水中極為罕見,其比例不到十億分之壹。超重水的生產成本比比水高幾萬倍。
氘化水的化學式是HDO,每個分子包含壹個氫原子、壹個氘原子和壹個氧原子。不是很有用。
與水相關的化學反應
水的電離和溶液的pH值
水是很弱的電解質,可以弱電離:H2O+H2O?H3O++OH- H3O+通常縮寫為H+
水的離子積kw =[h+][oh-]
25度時,Kw=1×10-14。
pH=-log10([H+])
pH & lt7、溶液呈酸性,pH=7,溶液呈中性,pH >;7.溶液是堿性的。
水溶性酸性氧化物或堿性氧化物可與水反應生成相應的含氧酸或堿。酸和堿之間的中和反應產生鹽和水。在電流的作用下,水可以分解成氫氣和氧氣。堿金屬遇水會燃燒。
在催化劑的作用下,無機物和有機物可以用水水解;
有機物水解:有機物分子中的某些原子或基團被氫原子或水分子的羥基(-OH)取代,如醋酸甲酯水解;
無機物的水解:通常是鹽的水解,例如醋酸鈉,壹種弱酸鹽,與水中的H+結合形成弱酸,使溶液呈堿性;
此外,水本身也可以用作催化劑。
淡水資源短缺的問題及對策
地球上總的水儲量約為1.36x1018m3,但除海洋等鹹水資源外,淡水僅占2.5%。淡水主要以冰川和深層地下水的形式存在,江河湖泊的淡水僅占世界淡水總量的0.3%。
世界氣象組織在1996開頭就指出,缺水是全世界城市面臨的首要問題。據估計,到2050年,世界上將有46%的城市人口缺水。對於水資源匱乏的地區來說,水已經超越了生物資源的範疇,成為壹種戰略資源。因為水資源的稀缺,水戰的可能性越來越高。
為了讓全世界都關心淡水資源的短缺,第47屆聯合國大會將每年的3月22日定為世界水日。
水耕法
請參考水文化
水滴籌水在科學、哲學、宗教、文學、美術、體育、神話等等。
水的利用
水是人類生活的重要資源,特別是農業灌溉需要大量的水,人類文明的起源大多在大河流域。早期的城市壹般都建在水邊,以解決灌溉、飲水和汙水問題。在人類的日常生活中,水在飲用、清潔和洗滌中起著不可或缺的作用。
隨著科學技術的發展,人們修建水利工程來對抗洪水和內澇等自然災害。因此,形成了壹些與水有關的專門研究領域,如水力學、水文科學、水處理等。,甚至已經產生了基於水的工廠化水產養殖。
這種廉價的原料廣泛應用於工業生產和化學生產。然而,未經處理的廢水的任意排放會造成水汙染。為了解決這個問題,汙水處理變得非常必要。(見水汙染和汙水處理。)
古代世界觀中的水
在文明早期,人們就開始探索世界上各種事物的構成或分類,水在其中發揮了重要作用。古代西方提出的四元素說有水;四大佛門也有水;在中國古代五行學說中,水代表壹切具有流動、濕潤、陰柔屬性的液體和事物。
水崇拜
在人類童年時期,水具有養育和毀滅的能力,其變幻莫測的氣質產生了愛與恐懼的感情,從而產生了水崇拜。通過賦予水以上帝的精神,我們祈禱水能給人類帶來和平、豐收和幸福。
中國傳統的龍王是對水的神化。有水源的地方就有龍王,王龍的寺廟和教堂遍布全國。祭祀龍王、祈雨是中國的傳統信仰和習俗。