1樓：臺寶
水分子的化學式:h20一個水分子含有兩種不同的元素;氫和氧。一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子構成.
每個水分子的直徑是4×10-10m 它的體積是π/6(4×10-10)m3=3 ×10-29m3儘管水的行為複雜又獨特，它卻是又小又簡單的分子。它由兩個氫原子分別和氧原子鍵合而成。 水分子的三個原子形成104.
5度角。每個氫原子和氧原子之間的鍵，叫共價鍵，通過分享一對電子形成。應當指出，一對電子的共享程度並不均衡。
氧比氫更需要電子（這種特性稱為負電性）。換言之，氫原子和氧原子鍵合時，在這個過程中共價電子主要在負電的氧原子周圍運動。因此，共價鍵氧的一側帶負電(-)，氫的一側帶正電(＋)（高中物理課本就介紹過電子帶負電）。
如果水是線性分子，這些電荷就無關緊要。這種分子應該對稱。 （為了檢驗水等由三個原子組成的分子的對稱性，畫一條橫線與一條豎線穿過分子中部。
如果分子對稱，上下、左右看上去都應該一樣。）正電荷均勻地分佈在負電荷周圍，作用相互抵消。只有一個電荷中心；分子為無極分子。
但是水分子為非線性，呈角分佈，因而差異很大。 因為呈角分佈，因而分子不對稱。在負電荷周圍，正電荷不均勻分佈。
作用不能相互抵消，兩者都有自己的電荷中心。分子有正負極。這是有極分子，化學家稱為偶極子。
事實上，水是一種特殊的有極分子，其有極屬性比幾乎其他所有分子都明顯。 因而水分子呈非線性，且呈角分佈。這方面哪怕稍有差池，生命就不會存在。
黏在一起 因為偶極子有正極與負極，活像小磁鐵。分子的正極吸引鄰近分子的負極，從而分子黏在一起。蜂蜜黏性大，就是這個原因。
圖5為水分子相互吸引的示意圖。 用虛線表示吸引，因為偶極子間相互吸引涉及氫原子，故稱為氫鍵（氫鍵表示含氫的有極分子間的相互吸引。氫鍵比水分子內氧與氫兩種原子間的共價鍵弱）。
水分子因其有明顯的偶極子屬件而由穩固的氫鍵結合在一起。它們趨於牢牢地粘在一起。牢固到什麼程度？
用一個醫藥用的滴管，將水滴小心地滴到硬幣上。在水尚未從硬幣邊沿溢下來之前，數一下硬幣上的水滴數。 為了用別的方法演示水分子的黏性，在兩個玻璃杯或茶杯中分別裝上油和水，儘量將它們放平（和平面平行），分別在兩種液體上輕輕地放一個用密度比水和油大得多的鋼製成的小紙夾。
紙夾本應沉入液體中，但事實是它漂浮在水面上，而不是在油上浮著。 其實，紙夾浮在水面上並非因為有浮力，或兩者存在密度差異，而是因為水有黏性，水面上的分子粘在一起構成透不過去的覆蓋層，叫表面張力。將紙夾往水面下壓，紙夾就會沉下去。
黏在一起的分子形成固體和液體。為了使分子不黏在一起而相互分開，並變成氣體，必須向水中增加大量的能量，通常都通過加熱。就是說，水的沸點高，往往呈液態。
必須將水溫提高到212°f（100℃），分子才能有足夠能量克服氫鍵的強作用力而分開。溫度在32°f（0℃）和212°f之間時，水為液體。世界上幾乎所有地區的水全年多半為液體。
但是如果水不呈角分佈，無極性，而不是有極性，就不會很黏，水的沸點將特別低。如果水無極性，估計在-85°f（-65℃）就會沸騰，那麼在地球的所有溫度下水都應該是氣體。 實際上水是液體，水分子呈角分佈且有極性，而不是呈線性分佈且無極性，因此水成為生命的源泉。
生命的靈丹妙藥 地球上的生命經過了複雜的分子形成過程，這個過程叫化學演變（參見《地球生命的起源》）。這一過程涉及許多不同混合物的混合和反應。這時，液態水是任何物質無法與之相比的最好物質，它能溶解物質，提供相互碰撞和反應的介質。
水被稱為萬能溶劑，尤其適合溶解生命世界中的許多物質。如果沒有液態水，生命肯定進化不了。生命在進入陸地之前在海洋中產生並生存了數億年，也充分地證明水的重要性。
生命茁壯成長的地球，有水行星之稱。液態水覆蓋地球表面的三分之一，重量約15×1017噸（共有28×1024滴）。 其他行星就沒有那麼幸運了。
火星上極其乾燥，沒有生命，儘管火星表面受侵蝕的溝渠表明水曾經在火星表面流動，也說明火星上可能有過生命。月球極其乾燥，並因為其他原因而沒有生命存在。水星也是如此。
金星也因為溫度很高，不可能有液態水，也不存在生命。在金星上，鉛也會熔化。這是一顆名副其實的氣態巨星。
冥王星則是個大冰球，不可能有生命存在。 液態水對生命的起源與維持都至關重要（只需喝一杯水，即可得到證實）。 有人一直有些似真非真地將生物說成「一袋酶」。
這說明生物的機體極其複雜，井然有序。一次必須完成上千種不同的化學反應。酶協調並加速這些反應。
要是沒有酶，很多反應會十分緩慢。水這種介質特別適合酶的工作，任何其他一種液體都不能像水那樣充分溶解許多物質，並促使它們反應。事實上任何其他液體都沒有類似的功能。
水在生命體大量存在也許就是這個原因。在所有細胞中，水佔70％～85％。在人體體重中，水佔60％；在人體的大腦中，水佔70％。
在人體的骨頭中，水的重量佔20％。人的體重正常為150磅（68公斤），其中水佔40夸脫（38升）。 水很容易流動，這一點顯然有別於油和奶油凍等黏稠液體。
水容易流動，而且溶解力很強，因而它是一種很好的運輸和迴圈流體。在血液中，水佔93％，可溶解營養素、激素和代謝產物，在人體細胞中迴圈。 水蒸發時還帶走相當一部分熱。
人發燒與出汗時，**將汗水蒸發，帶走熱量，使人體降溫，水是人體的冷卻劑。 水還有比熱高的特點，能很好地穩定溫度，升溫與降溫都不很容易，因而人的體溫能穩定在98.6°f（37℃）。
水的溫度穩定效應在生物界以外也有重要應用。水與氣候 陸地的比熱較低，升溫和降溫都比水快得多。因此內陸地區四季的溫差比沿海地區大。
例如，冰島首都雷克雅未克和西伯利亞維爾霍揚斯克的海拔和緯度相同，日常的陽光日吸收量與強度相同，因此它們的氣候，特別是溫度，理應相似。然而，事實並非如此。雷克雅未克位於冰島南海岸，臨近大西洋，年溫差只有20°f（11℃）。
維爾霍揚斯克在亞洲大陸內陸，年溫差為120°f（67℃）。水的溫度調節效應在美國也很明顯，奧馬哈和內布拉斯加等內陸城市的年溫差比加州洛杉磯等海岸城市大。水的異常現象 多數物質受熱時密度減小（將物質的緊密度或將分子擠壓在一起的程度看作密度最為方便），以一塊銅幣為例。
銅幣受熱時，銅原子運動加快且擴散。銅幣所佔空間略有增加，密度減小。繼續加熱直到最後熔解。
液態銅的密度肯定比固態小。液體銅受熱，其分子繼續擴散，密度越來越小。幾乎所有的純物質都按照這一規律，但水例外。
水在50°f（10℃）時為液體，我們將水冷卻，而不將其加熱。據推測，水冷卻時，分子運動減慢，相互靠近，水的密度增加。但在39°f（4℃）時出現了反常現象，將水進一步冷卻時，水分子開始擴散。
32°f（0℃）時，水凝固，水分子進一步擴散，體積增加近10％（在溫度低於「凝固點」的地區，必須往汽車水箱中加入防凍液，就是這個原因。一旦水凝固，會將汽車的發動機組脹破）。也就是說，39°f水的密度比32°f時水的密度大。
任何溫度下，液體水的密度都比冰的密度大。冰塊在水面上漂浮，就是這個原因。這一反常現象，歸因於冰中的水分子形成一種相當開放的晶體結構。
溶解時，這種開放結構崩潰，分子進一步聚攏，加大了物質的密度。這種開放結構只有在水溫達到39°f時才完全崩潰。 水的反常現象對我們周圍的世界產生有趣的影響。
例如，季節變化時，湖泊和深的池塘發生的變化。冬天來臨，氣溫下降，湖面的水受冷，密度加大而下沉，下面的溫度稍高的水上升又被冷卻。溫度在39°f以上時，水受冷會下沉。
由39°f降到32°f時，水的密度減小，停留在表面，最後凝固成冰。水體自上而下凝固。而幾乎所有其他液體是自下而上凝固。
湖泊或池塘中的水，自上而下凝固，即使在氣溫低於32°f時仍能保持液態。水面的冰起了熱障的作用，將下面的液體同上面寒冷的空氣隔開。除了淺池塘外，水體底部通常保持液態。
因此，海洋生物能在嚴冬中生存下來。雪片 水也可以是藝術品。雪是固態水的一種，其形狀美麗迷人，是自然界最精美的圖案之一。
但雪也常常令人想起剷雪、汽車開不動和霜傷等諸多不便。下雪時，取一片雪花放在一張黑紙上用放大鏡仔細觀察。就會看到雪花呈六邊形，這是水分子相連的結果。
如果降雪地區氣溫較高（仍然低於凝固點），雪花會又大又複雜。如果氣溫很低，雪花小且簡單。因為溫度較高的空氣一般都較潮溼，雪晶體生成時有較多的水分子。
這些不尋常的晶體形狀差異很大。有的內部扁平像繡出的六邊形，或六邊圓柱體，或是星形，六邊支叉從中心向外不同的方向輻射。雪晶體的形狀很大程度上取決於溫度，也受到雪花落到地面的速率等其他因素的影響。
雪片的結構完全開放，就是說，雪晶體有許多大孔。因此，雪的密度比普通的冰低得多（眾所周知，冰的密度又比液體水低）。實際上，厚50英寸的乾粉末狀的雪溶化後只有約一英寸厚的雨水。
水蒸氣在塵埃周圍聚集凝固，在高層大氣中形成雪。雪通常不是由液體水凝固而成，這倒挺有意思的。 常言道找不到兩片完全一樣的雪花。
這種說法是否站得住？從某種意義說，是正確的。普通的雪晶體約有1019個水分子。
它們的三維組成幾乎是無窮的。任何兩片雪花的分子結構都不一樣。乍一看，雪片的外形和大小都相似。
《今日美國》的氣象學家傑克·威廉姆斯在《天氣》一書中說到：「許多小的雪晶體結構簡單，為六面形雪片，形狀上沒有明顯的不同。即使再複雜的晶體也可能相似」。
振動效能好 微波爐之所以能烹調食物，是因為食物中含水。水是一種強偶極子。電學上的水是正、負極性很強的分子。
微波像無線電波、光和x射線一樣是一種電磁輻射能，具有電和磁兩種特性。電磁能穿過食物時，導致水等極化分子振動。振動產生熱，這種熱煮熟放在微波爐中的食物。
微波爐並不是常說的由裡向外煮熟食物，煮熟食物的熱源來自食物內部而不是外部。因此微波爐做出的食物不會焦。