水结构与性质资料.doc

它却是又小又简单的分子。它由两个氢原子分别和氧原子键合而成（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 ?? 水分子 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（这种特性称为负电性）。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电子带负电）。 　　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）。 　　（为了检验水等由三个原子组成的分子的对称性，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 ?? 水分子 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。 黏在一起 　　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 ?? 水分子 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覆盖层，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 ?? 水分子 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。 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。水的异常现象 　　多数物质受热时密度减小（将物质的紧密度或将分子挤压在一起的程度看作密度最为方便），以一块铜币为例。铜币受热时，铜原子运动加快且扩散。铜币所占空间略有增加，密度减小。继续加热直到最后熔解。液态铜的密度肯定比固态小。液体铜受热，其分子继续扩散，密度越来越小。几乎所有的纯物质都按照这一规律，但水例外。 　　水在50°F（10℃）时为液体，我们将水冷却，而不将其加热。据推测，水冷却时，分子运动减慢，相互靠近，水的密度增加。但在39°F（4℃）时出现了反常现象，将水进一步冷却时，水分子开始扩散。32°F（0℃）时，水凝固，水分子进一步扩散，体积增加近10％（在温度低于“凝固点”的地区，必须往汽车水箱中加入防冻液，就是这个原因。一旦水凝固，会将汽车的发动机组胀破）。也就是说，39°F水的密度比32°F时水的密度大。任何温度下，液体水的密度都比冰的密度大。冰块在水面上漂浮，就是这个原因。这一反常现象，归因于冰中的水分子形成一种相当开放的晶体结构。溶解时，这种开放结构崩溃，分子进一步聚拢，加大了物质的密度。这种开放结构只有在水温达到39°F时才完全崩溃。 　　水的反常现象对我们周围的世界产生有趣的影响。例如，季节变化时，湖泊和深的池塘发生的变化。冬天来临，气温下降，湖面的水受冷，密度加大而下沉，下面的温度稍高的水上升又被冷却。温度在39°F以上时，水受冷会下沉。由39°F降到32°F时，水的密度减小，停留在表面，最后凝固成冰。水体自上而下凝固。而几乎所有其他液体是自下而上凝固。 　　湖泊或池塘中的水，自上而下凝固，即使在气温低于32°F时