看完这篇文章，我都不认识水了

如果你想灭火，你会冒险用化学元素周期表中两种最易燃元素的混合物灭火，还是直接用最普通的自来水灭火？

这是一个棘手的问题——因为水就是这样一种物质。我们都知道氧和氢是最活泼的元素。因为氢有巨大的能量潜力，所以氢是我们未来燃料的最佳选择。氧气绝对是最好的促进剂，甚至我们的细胞也需要它来提供能量。空气中的氧含量约为21%。一旦氧气浓度增加，即使只有几个百分点，即使是阻燃泡沫也会燃烧，就像溅了油一样。如此强大的与任何燃料结合的能力使得氧气具有强大的助燃作用，无论它能驱动多么复杂的生物。

但是当这两种元素结合在一起时，它们会成为消防员的好帮手，这真的很令人惊讶。化学家称这些意想不到的特性为“水的不规则性”。今天我们将探索这种液体的奇妙特性。

首先，室温下的水不应该是液体。

当我们谈论什么是液体时，水总是作为一个典型的例子。但从化学角度来看，它应该是一种气体。水的摩尔质量约为18 g/mol，在室温下为液体。然而，硫化氢(其结构与水相似)和氨(其摩尔质量与水相似)是相同温度范围内的气体。即使空气比水重，摩尔质量约为29克/摩尔，也称之为气体。

出现这种现象是因为水分子确实喜欢粘在一起。水的氢氧氢氢键结构意味着它们是高度极化的，即氢原子形成正极，氧原子形成负极。当水分子*运动时，由于相反电荷的吸引，水分子会连接在一起，形成我们所知的氢键。为了更清楚地理解氢键的作用，我们必须了解氢键的摩尔质量和密度。

摩尔质量基本上告诉我们一个有一定数量分子的物质有多重，密度告诉我们一个有一定体积的物质有多重，所以我们可以知道在一个给定的空间里有多少分子。氨的密度是0.73千克/立方米，硫化氢的密度是1.36千克/立方米，水的密度是惊人的1000千克/立方米——从这里我们可以看到氢键需要多大的力才能使水分子结合在一起。水的密度如此之高，分子之间必须紧密相连。紧密相连的分子几乎没有*移动的空间。这种应该是气体的物质已经变成了人人都知道和喜爱的液体。

分子的高内聚力使水具有更高的冰点和熔点，因此它可以形成我们所知和喜爱的海洋。

其次，水变成固体时的密度比变成液体时的密度小。固体水不如液体水稠密。

当一种物质从气态变成液态，然后再变成固态时，它的分子会逐渐聚集在一起——这就是为什么相同数量的物质在液态时占据更多的空间，而在固态时占据更少的空间，甚至比气态时还要小。但是在这一点上，水不是按照常识来玩的。如果你看过冰山的图片，你会知道固态水冰没有液态水密度大，所以冰可以浮在水面上。

这种现象也是由氢分子引起的。水的冰点是0摄氏度，但其密度在4摄氏度时达到最大，然后水分子在冻结过程中逐渐分离。在液态时，每个水分子在氢键的作用下与大约3.4个其他水分子相连，在冷冻状态时，水结晶成刚性晶格，从而每个水分子与其他4个分子相连。这种特性使物质本身变得更强，但它会占据更多的空间，形成一个空间(*空间)，从而增加体积并导致冰的密度显著下降。

水的特性使许多水管在冬天爆裂，但它也创造了生命的奇迹。想象一下湖面结冰的景象。如果水像所有其他物质一样遵循热胀冷缩的规律，冰的密度将大于水的密度，湖水将自下而上冻结。这样一来，不仅滑冰不再有趣，生活在湖里的动物和植物也会被杀死。现实是这样的:4摄氏度的湖水沉入湖底，而湖底最冷的湖水对流到湖表面结冰，所以鱼可以生活在一个舒适的环境中(对它们来说)，湖表面的天然屏障可以让它们在寒冷的天气里保持温暖。考虑到地球上的大多数生命起源于海中，我们真的应该非常感谢造物主给了水这个奇妙的特性。

第三，当水变成气体时，它扩散得很快，而气态水扩散得很快。

我们已经讨论过这样一个事实，水的摩尔质量不高，但是它有惊人的液体密度，这意味着当它从液体变成气体时，它的体积会有很大的变化。已知的最高记录是它的体积增加了1603.6倍。事实上，这是除了金属以外的最高的液气变化体积差，几乎是某些特殊气体的液气变化体积差的两倍(当氧气从液体变成气体时，它的体积只增加了804倍)。

当水被加热时，热能导致分子分离并抵消氢键，这解释了为什么发电厂用沸水代替酒精填充涡轮机，尽管酒精的沸点更高。此外，水在蒸发过程中体积的巨大变化导致水雾在受热状态下膨胀成水蒸气，阻隔氧气，从而使水达到灭火的目的。

深入

要不是这些奇怪的东西，水永远不会是好水。关于水还有许多事情要说，例如它如何覆盖地球的大部分表面，如何塑造地形，如何成为地球上所有生物的组成部分，如何防止地球过热，等等。这篇文章只揭示了冰山一角。然而，我认为真的不可思议的是，有这么多像水一样简单和普通的神秘事物是看不见或想象不到的。

蝌蚪工作人员从zmescien编译，翻译4月，转载必须授权