H2O--中文百科全书

水的来源

水的形成

地球是太阳系九大行星（从2006年8月24日起改为八大行星，冥王星不再是大行星）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应、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。

关于水的形成学说最为权威的一种理论，应当是在宇宙星系爆炸之后，并在宇宙引力场的作用下，形成新一代的星系。其部分空间物质在特定的条件下进行逐步的收缩，成为新的星球。新行星在形成过程中的中晚期，导致了氢元素与氧元素在不断的进行化合反应，也就在星球的表面形成了大量的水分子。由于宇宙在爆炸的过程中，宇宙空间拥有大量的氢元素和氧元素。所以，星球表面被液态水所覆盖。

水和水体的作用

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；地下水又从地层裏冒出来，形成泉水，经过小溪、江河汇入大海。形成一个水迴圈。

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。

对地理的影响

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，沖淤河道，搬运泥沙，营造平原，改变地表形态。

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，海和大洋裏的水都是鹹水，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。欧亚大陆上的裏海是最大的鹹水湖。

地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公裏. 当中

海洋佔了的1 320 000 000立方公裏(或96.53%)。

冰川和冰盖佔了25 000 000立方公裏(或1.73.%)。

地下水佔了13 000 000立方公裏(或者0.76%)。

湖泊，内陆海，和河裏的淡水佔了250 000 立方公裏(或0.02%)。

大气中的水蒸气在任何已知的时候都佔了13 000立方公裏(或0.001%)。

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。人体中水佔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。

水的种类

不同的学科对水有着一些不同的称呼：

根据水质的不同，可以分为：

软水：硬度低于8度的水为软水。

硬水：硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果，硬水加热会有较多的水垢。

饮用水根据氯化钠的含量，可以分为：

淡水。

鹹水

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：天然存在于自然界中的水

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，多用于积体电路工业

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D传，每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中佔不到万分之二，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T传，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。超重水的製取成本比重水还要高上万倍。

氘化水的化学分子式为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。

与水相关的化学反应

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: 2H₂O≒H₃O⁺ +OH⁻，通常H₃O⁺简写为H⁺

水的离子积Kw=c[H⁺]*c[OH⁻]

25度时，Kw=1×10^-14

pH=－lg([H⁺])

pH<7，溶液为酸性，pH=7，溶液为中性，pH>7，溶液为硷性。

能溶于水的酸性氧化物或硷性氧化物都能与水反应，生成相应的含氧酸或硷。酸和硷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。硷金属和水接触会发生燃烧。

在催化剂的作用下，无机物和有机物能够与水进行水解反应：

有机物的水解：有机物分子中的某种原子或原子团被水分子的氢原子或羟基(-OH)代换，例如乙酸甲酯的水解：

无机物的水解：通常是盐的水解，例如弱酸盐乙酸钠与水中的H+结合成弱酸，使溶液呈硷性：

此外，水本身也可以作为催化剂。

淡水短缺问题与对策

地球上水总储量约为1.36x10^18m³，但除去海洋等鹹水资源外，只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的情势存在，河流和湖泊中的淡水仅佔世界总淡水的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。对于水资源稀少的地区来说，水已经超出生活资源的範围，而成为战略资源，由于水资源的稀有性，水战争爆发的可能性越来越高。

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。

水的性质

水在常温常压下为无色无味的透明液体。是一种共价化合物。在自然界，纯水是罕见的，水通常多是酸、硷、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，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。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。

在20℃时，水的热导率为0.006 J/s·cm·K，冻的热导率为0.023 J/s·cm·K，在雪的密度为0.1g/cm3时，雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃时最大，为1g/cm3，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0.99987g/cm3，冰在0℃时，密度为0.9167g/cm3。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会离解为氢和氧水。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，但普通的水含有少量电解质而有导电能力。

水本身也是良好的溶剂，大部分无机化合物可溶于水。

在-213.16℃，水分子会表现出现厌水性。

键角：H传分子中两个H－O键的夹角为104.5°相对分子质量：18

水的文化

现代西方哲人卡西尔说："人都是依赖于他的自然环境的"。在他看来，在对宇宙的最早的神话学解释中，我们总是可以发现一个原始的人类学与一个原始的宇宙学比肩而立：世界的起源问题与人的起源问题难分难解地交织在一起。这位被西方学术界公认为本世纪以来最重要的学者，事实上揭示了一个令人醒目的文化现象：世界与人同源。

水，作为自然的元素，生命的依托，以它天然的联系，似乎从一开始便与人类生活乃至文化历史形成了一种不解之缘。纵观世界文化源流，是水势滔滔的尼罗河孕育了灿烂的古埃及文明，幼发拉底河的消长荣枯明显影响了巴比伦王国的盛衰兴亡，地中海沿岸的自然环境显然造就了古希腊、罗马文化的摇蓝，流淌在东方的两条大河--黄河与长江，则滋润了蕴藉深厚的中原文化和绚烂多姿的楚文化。

水，以其原始宇宙学的精髓内涵已渗入人类文化思想的意识深层，在漫漫的历史长河中，伴随着人类的进化以及对自然的认知，由物质的层面升华到一种精神的境界。

水滴扬起水在科学、哲学、宗教、文学、美术、体育、神话等中都有所体现。