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水的性质 水(H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界,纯水是非常罕见的,水通常多是酸、碱、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;气态叫水蒸气。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。 分子结构: 水分子是V形分子、极性分子。 在20℃时,水的热导率为0.006 J/s?cm?K,冰的热导率为0.023 J/s?cm?K,在雪的密度为0.1×103 kg/m3时,雪的热导率为0.00029 J/s?cm?K。水的密度在3.98℃时最大,为1×10^3kg/m3,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0.99987×10^3kg/m3,冰在0℃时,密度为0.9167×10^3kg/m3。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,但蒸馏水在通直流电的条件下会离解为氢气和氧气。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。纯水没有导电能力,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。 物理性质: 摩尔质量:18.0153g/mol 密度:水0.998g/cm3(20度) 冰0.92g/cm3 熔点:0度273.15k 沸点:100度373.15k(1标准大气压下) 比热:4.184J/(g.K)
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水循环 生物圈可以分为水圈,大气圈,岩石圈。水在以上几个区域作如下循环: 1.从海洋或其他水体中也可以从动植物体内蒸发进入空气; 2.从天空中下沉进入海洋,从陆地径流进入海洋; 3.大多数水蒸气从海洋蒸发又返回海洋,但是风将水蒸气刮走穿过陆地从陆地径流流回海洋,大约每年36Tt。水从陆地上蒸发每年71Tt。每年有107Tt的降水,有如下几种形式:最普通的是降雨,冰雹,雾和露水。浓缩的水可以反射阳光形成彩虹。
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水的影响 1、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;地下水又从地层里冒出来,形成泉水,经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。 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。 2、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,冲淤河道,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,海和大洋里的水都是咸水,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。欧亚大陆上的里海是最大的咸水湖。 地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里。海洋占了1 320 000 000立方公里(或97.2%);冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%);地下水占了13 000 000立方公里(或者0.9%);湖泊,内陆海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%);大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0.001%)。 3、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。人体中水占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。
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水的种类 根据水质的不同,可以分为: 软水:硬度低于8度的水为软水。(不含或较少含有钙镁化合物) 硬水:硬度高于8度的水为硬水。(含较多的钙镁化合物).硬水会影响洗涤剂的效果;锅炉用水硬度高了十分危险,不仅浪费燃料,而且会使锅炉内管道局部过热,易引起管道变形或损坏;人长期引用危害健康.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 咸水 生物水:在各种生命体系中存在的不同状态的水。 天然水: 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,多用于集成电路工业 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D2O,每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二,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T2O,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。超重水的制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。 此外,水还包括汗水、盐水、尿水、蒸馏水等。
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饮用水的处理 1. 先从河流等处引水至处理厂,同时用滤网滤除大型物体; 2. 在过滤了大物的水中掺入明矾,将泥土等物与明矾粘合成矾花,然后沉淀水以滤除矾花; 3. 当水流过沙和沙砾群时,滤除了一些有机物和化学成分(相当于现在家用过滤饮水机); 4. 把氯加入水来杀死剩下的微生物; 5. 可以加入钠或石灰来软化硬水,有时也用空气通风赶出水中的氯。
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废水处理 1. 废水流过沉淀槽,固状物会沉淀下来; 2.在滴流过滤中,废水流过沙砾得以过滤,沙砾表面也可铺细菌,以分解污水中的废物; 3. 还可在水中加入其他成分赶出化学成分; 4. 水被排入露天池塘,可以天然净化。
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水对人体的作用 水是生命的源泉。人对水的需要仅次于氧气。人如果不摄入某一种维生素或矿物质,也许还能继绩活几周或带病活上若干年,但人如果没有水,却只能活几天。 人体细胞的重要成分是水,水占成人体重的60~70%。水份有什么作用呢? 1.人的各种生理活动都需要水,如水可溶解各种营养物质,脂肪和蛋白质等要成为悬浮于水中的胶体状态才能被吸收;水在血管、细胞之间川流不息,把氧气和营养物质运送到组织细胞,再把代谢废物排出体外,总之人的各种代谢和生理活动都离不开水。 2.水在体温调节上有一定的作用。当人呼吸和出汗时都会排出一些水分。比如炎热季节,环境温度往往高于体温,人就靠出汗,使水分蒸发带走一部分热量,来降低体温,使人免于中暑。而在天冷时,由于水贮备热量的潜力很大,人体不致因外界温度低而使体温发生明显的波动。 3.水还是体内的润滑剂。它能滋润皮肤。皮肤缺水,就会变得干燥失去弹性,显得面容苍老。体内一些关节囊液、浆膜液可使器官之间免于摩擦受损,且能转动灵活。眼泪、唾液也都是相应器官的润滑剂。 4.水是世界上最廉价最有治疗力量的奇药。矿泉水和电解质水的保健和防病作用是众所周知的。主要是因为水中含有对人体有益的成分。当感冒、发热时,多喝开水能帮助发汗、退热、冲淡血液里细菌所产生的毒素;同时,小便增多,有利于加速毒素的排出。 5.大面积烧伤以及发生剧烈呕吐和腹泻等症状,体内大量流失水分时,都需要及时补充液体,以防止严重脱水,加重病情。
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水污染分类 水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。 化学性污染 污染杂质为化学物品而造成的水体污染。化学性污染根据具体污染杂质可分为6类: (1)无机污染物质:污染水体的无机污染物质有酸、碱和一些无机盐类。酸碱污染使水体的pH值发生变化,妨碍水体自净作用,还会腐蚀船舶和水下建筑物,影响渔业。 (2)无机有毒物质:污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的物质,主要有汞、镉、铅、砷等元素。 (3)有机有毒物质:污染水体的有机有毒物质主要是各种有机农药、多环芳烃、芳香烃等。它们大多是人工合成的物质,化学性质很稳定,很难被生物所分解。 (4)需氧污染物质:生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机物质可在微生物的作用下进行分解。在分解过程中需要大量氧气,故称之为需氧污染物质。 (5)植物营养物质:主要是生活与工业污水中的含氮、磷等植物营养物质,以及农田排水中残余的氮和磷。 (6)油类污染物质:主要指石油对水体的污染,尤其海洋采油和油轮事故污染最甚。 物理性污染 物理性污染包括: (1)悬浮物质污染:悬浮物质是指水中含有的不溶性物质,包括固体物质和泡沫塑料等。它们是由生活污水、垃圾和采矿、采石、建筑、食品加工、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水体外观,妨碍水中植物的光合作用,减少氧气的溶入,对水生生物不利。 (2)热污染:来自各种工业过程的冷却水,若不采取措施,直接排入水体,可能引起水温升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象,从而危及鱼类和水生生物的生长。 (3)放射性污染:由于原子能工业的发展,放射性矿藏的开采,核试验和核电站的建立以及同位素在医学、工业、研究等领域的应用,使放射性废水、废物显著增加,造成一定的放射性污染。 生物性污染 生活污水,特别是医院污水和某些工业废水污染水体后,往往可以带入一些病原微生物。例如某些原来存在于人畜肠道中的病原细菌,如伤寒、副伤寒、霍乱细菌等都可以通过人畜粪便的污染而进入水体,随水流动而传播。一些病毒,如肝炎病毒、腺病毒等也常在污染水中发现。某些寄生虫病,如阿米巴痢疾、血吸虫病、钩端螺旋体病等也可通过水进行传播。防止病原微生物对水体的污染也是保护环境,保障人体健康的一大课题。 地球形成时水的来源
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水也会衰老 通常我们只知道动物和植物有衰老的过程,其实水也会衰老,而且衰老的水对人体健康有害。据科研资科表明,水分子是主链状结构,水如果不经常受到撞击,也就是说水不经常处于运动状态,而是静止状态时,这种链状结构就会不断扩大、延伸,就变成俗称的“死水”,这就是衰老了的老化水。现在许多桶装或瓶装的纯净水,从出厂到饮用,中间常常要存放相当长一段时间。桶装或瓶装的饮用水,被静止状态存放超过3天,就会变成衰老了的老化水,就不宜饮用了。 储存较长时间的水有关未成年人如常饮用存放时间超过3天的桶装或瓶装水会使细胞的新陈代谢明显减慢,影响生长发育,而中老年人常饮用这类变成老化水的桶装或瓶装水,就会加速衰老。专家研究提出,近年来,许多地区食道癌及胃癌发病率增多,可能与饮用。研究表明,刚被提取的、处于经常运动、撞击状态的深井水,每升仅含亚硝酸盐0?017毫克。但在室温下储存3天,就会上升到0?914毫克,原来不含亚硝酸盐的水,在室温下存放一天后,每升水也会产生亚硝酸盐0?0004毫克,3天后可上升0?11毫克,20天后则高达0?73毫克,而亚硝盐可转变为致癌物亚硝胺。有关专家指出:对桶装水想用则用,不用则长期存放,这种不健康的饮水习惯,对健康无益。
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