水(化学式:H?O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,无毒。在常温常压下为无色无味的透明液体,被称为人类生命的源泉。水,包括天然水(河流、湖泊、大气水、海水、地下水等){含杂质},蒸馏水是纯净水,人工制水(通过化学反应使氢氧原子结合得到的水)。水是地球上最常见的物质之一,是包括无机化合、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作用。它是一种狭义不可再生,广义可再生资源。
纯水可以导电,但十分微弱(导电性在日常生活中可以忽略),属于极弱的电解质。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的正负离子,导电性增强。
来源
水概述
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界上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有些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,甚至地球上的水还在不停增加。
当我们打开世界地图时,或者当我们面对地球仪时,呈现在我们面前的大部分面积都是鲜艳的蓝色。从太空中看地球,我们居住的地球是很圆的,因为地球的赤道半径仅比两极半径长0.33%。地球是极为秀丽的蔚蓝色球体。水是地球表面数量最多的天然物质,它覆盖了地球71%以上的表面。地球是一个名副其实的大水球。
水观点
自生说
1.地球从原始星云凝聚成行星后,由于内部温度变化和重力作用,物质发生分异和对流,于是地球逐渐分化出圈层,在分化过程中,氢、氧气体上浮到地表,再通过各种物理及化学作用生成水;
2. 水是在玄武岩先熔化后冷却形成原始地壳的时候产生的。最初地球是一个冰冷的球体。此后,由于存在地球内部的铀、钍等放射性元素开始衰变,释放出热能。因此地球内部的物质也开始熔化,高熔点的物质下沉,易熔化的物质上升,从中分离出易挥发的物质:氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸气,试验证明当1 m3花岗岩熔化时,可以释放出26 L的水和许多完全可挥发的化合物;
3.地下深处的岩浆中含有丰富的水,实验证明,压力为15 kPa,温度为1,0000℃的岩浆,可以溶解30%的水。火山口处的岩浆平均含水6%,有的可达12%,而且越往地球深处含水量越高。据此,有人根据地球深处岩浆的数量推测在地球存在的45亿年内,深部岩浆释放的水量可达现代全球大洋水的一半;
水
4. 火山喷发释放出大量的水。从现代火山活动情况看,几乎每次火山喷发都有约75%以上的水汽会喷出。1906年维苏威火山喷发的纯水蒸气柱高达13,000米,一直喷发了20个h。阿拉斯加卡特迈火山区的万烟谷,有成千上万个天然水蒸气喷出孔,平均每秒种可喷出97~6450C的水蒸汽和热水约23,000m3。据此有人认为,在地球的全部历史中,火山抛出来的固体物质总量为全部岩石圈的一半,火山喷出的水也可占现代全球大洋水的一半;
5.地球内部矿物脱水分解出部分水,或者释放出的一氧化碳、二氧化碳等气体,在高温下与氢作用生成水。此外,碳氢化合物燃烧也可以生成水,在坚硬的火成岩中,也有一定数量的结晶水和原始水的包裹体。
外生说
1.人们在研究球粒陨石成分时,发现其中含有一定量的水,一般为0.5~5%,有的高达10%以上,而碳质球粒陨石含水更多。球粒陨石是太阳系中最常见的一种陨石,大约占所有陨石总数的86%。一般认为,球粒陨石是原始太阳最早期的凝结物,地球和太阳系的其他行星都是由这些球粒陨石凝聚而成的;
2.太阳风到达地球大气圈上层,带来大量的氢核、碳核、氧核等原子核,这些原子核与大气圈中的电子结合成氢原子、碳原子、氧原子等。再通过不同的化学反应变成水分子,据估计,在地球大气的高层,每年几乎产生1.5 t这种“宇宙水”。然后,这种水以雨、雪的形式落到地球上。
3.科学家在"深度撞击号"在2005年1月13日撞击了坦普尔1号彗星的彗核后在溅起的物质中发现了冰,两-三亿年前,由于木星与土星两颗气态巨行星在它们的两星连珠时产生了巨大引力,奥尔特云中的彗星被拉进了内太阳系中,地球也受到了彗星的撞击,研究表明,大部分彗星是由宇宙尘埃、气体、冰组成的,谷神星这一颗彗星中含有的水分比地球上所有的水还要多,彗星穿过大气层时会融化为水,以雨、雪等形式落到地面上。
水性质
水三态变化
众所周知,水有三态,分别为:固态、液态、气态。
但是水却不止只有三态,还有:超临界流体、超固体、超流体、费米子凝聚态、等离子态、
玻色-爱因斯坦凝聚态等等。
水物理
水
通常是无色、无味的液体。
地下水与地表水
地下水——有机物和微生物污染较少,而离子则溶解较多,通常硬度较高,蒸馏烧水时易结水垢;有时锰氟离子超标,不能满足生产生活用水需求。
地表水——较地下水有机物和微生物污染较多,如果该地属石灰岩地区,其地表水往往也有较大的硬度,如四川的德阳、绵阳、广元、阿坝等地区。
原水与净水
原水——通常是指水处理设备的进水,如常用的城市自来水、城郊地下水、野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性总固体含量)检测其水质,中国城市自来水TDS值通常为100~400ppm。
净水——原水经过水处理设施处理后即称之为净水。
纯净水与蒸馏水
纯净水——原水经过反渗透和杀菌装置等成套水处理设施后,除去了原水中绝大部分无机盐离子、微生物和有机物杂质,可以直接生饮的纯水。
蒸馏水——以蒸馏方式制备的纯水,通常不用于饮用。
纯化水和注射用水
纯化水——医药行业用纯水,电导率要求<2μs/cm。
注射用水——纯化水经多效蒸馏、超滤法再次提纯去除热原后可以配制注射剂的水。
自由水和结合水
自由水——又称体相水,滞留水。指在生物体内或细胞内可以自由流动的水,是良好的溶剂和运输工具。水在细胞中以自由水与束缚水(结合水)两种状态存在,由于存在状态不同,其特性也不同。自由水占总含水量的比例越大,使原生质的粘度越小,且呈溶胶状态,代谢也愈旺盛。
结合水——是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水,主要是依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成的水胶体。
对人体
对于人来说,水是仅次于氧气的重要物质。在成人体内,60~70%的质量是水。儿童体内水的比重更大,可达近80%。如果一个人不吃饭,仅依靠自己体内贮存的营养物质或消耗自体组织,可以活上一个月。但是如果不喝水,连一周时间也很难度过。体内失水10%就威胁健康,如失水20%,就有生命危险,足可见水对生命的重要意义。
水还有治疗常见病的效果,比如:清晨一杯凉白开水可治疗色斑;餐后半小时喝一些水,可以用来减肥;热水的按摩作用是强效的安神剂,可以缓解失眠;大口大口地喝水可以缓解便秘;睡前一杯水对心脏有好处;恶心的时候可以用盐水催吐。
1.溶解消化功能
水是体内一切生理过程中生物化学变化必不可少的介质。水具有很强的溶解能力和电离能力(水分子极性大),可使水溶性物质以溶解状态和电解质离子状态存在,甚至一些脂肪和蛋白质也能在适当条件下溶解于水中,构成乳浊液或胶体溶液。溶解或分散于水中的物质有利于体内化学反应的有效进行。
食物进入空腔和胃肠后,依靠消化器官分泌出的消化液,如唾液、胃液、胰液、肠液、胆汁等,才能进行食物消化和吸收。在这些消化液中水的含量高达90%以上。
2.参与代谢功能
在新陈代谢过程中,人体内物质交换和化学反应都是在水中进行的。水不仅是体内生化反应的介质,而且水本身也参与体内氧化、还原、合成、分解等化学反应。水是各种化学物质在体内正常代谢的保证。
如果人体长期缺水,代谢功能就会异常,会使代谢减缓从而堆积过多的能量和脂肪,使人肥胖。
3.载体运输功能
由于水的溶解性好,流动性强,又包含于体内各个组织器官,水充当了体内各种营养物质的载体。在营养物质的运输和吸收、气体的运输和交换、代谢产物的运输与排泄中,水都是起着极其重要的作用。比如,运送氧气、维生素、葡萄糖、氨基酸、酶、激素到全身;把尿素、尿酸等代谢废物运往肾脏,随尿液排出体外。
4.调节抑制功能
水的比热高,对机体有调节体温的作用。
防止中暑最好的办法就是多喝水。这是因为认为摄入的三大产能营养素在水的参与下,利用氧气进行氧化代谢,释放能量,再通过水的蒸发可散发大量能量,避免体温升高。当人体缺水时,多余的能量就难以及时散出,从而引发中暑。
此外,水还能够改善体液组织的循环,调节肌肉张力,并维持机体的渗透压和酸碱平衡。
5.润滑滋润功能
在缺水的情况下做运动是有风险的。因为组织器官缺少了水的润滑,很容易造成磨损。因此,运动前的1个小时最好要先喝充足的水。
体内关节、韧带、肌肉、膜等处的活动,都由水作为润滑剂。水的黏度小,可使体内摩擦部位润滑,减少体内脏器的摩擦,防止损伤,并可使器官运动灵活。
同时水还有滋润功能,使身体细胞经常处于湿润状态,保持肌肤丰满柔软。定时定量补水,会让皮肤特别水润、饱满、有弹性。可以说,水是美肤的佳品。
6.稀释和排毒功能
不爱喝水的人往往容易长痘痘,这是因为人体排毒必须有水的参与。没有足够的水,毒素就难以有效排出,淤积在体内,就容易引发痘痘。
其实,水不仅有很好的溶解能力,而且有重要的稀释功能,肾脏排泄水的同时可将体内代谢废物、毒物及食入的多余药物等一并排出,减少肠道对毒素的吸收,防止有害物质在体内慢性蓄积而引发中毒。因此,服药时应喝足够的水,以利于有效地消除药品带来的副作用。