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1、水生命之源,一、水组成元素的发现,卡文迪什（17311810）出身于英国贵族家庭。家里几代都是做大官的。但他却性情孤僻，不喜交际。他小时就表示，长大了不愿做官，而决心当一名科学家。他长大后为了集中精力搞科研，甚至终身未娶。,卡文迪许一生中对化学的研究取得了5个最著名的成就：一、氢气的性质；二、碳酸气与水的关系；三、水的组成；四、硝酸的组成；五、空气中惰性气体的存在。其中“水是氢氧化合物”的重大发现，就是由于卡文迪许在化学试验时具有那种严谨认真的科研态度，才在偶然之中成功的。,卡文迪许最初是研究空气的，经过研究他指出，除了平常的空气外，还有其他不同种类的气体，如比一般空气重的固定空气（即二氧化碳
2、）等等。,后来，他又研究了氢，并且实验证明氢这种气体不仅能够燃烧，而且拿2倍体积的空气和它混合，放在火的近旁，立刻就会产生爆炸。一次，卡文迪许又用电火来爆发氢与空气的混合体时，偶然发现器具中凝集着许多小水点，严谨认真的卡文迪许并没有放过实验中的这一微小现象。他反复地进行研究和实验，结果发现这些小水点是氢氧化合物，即氢二氧一（H2O）。,在他先前有个科学家叫柏利斯力，也做过同卡文迪许一样的化学试验，也曾偶然发现器具中凝集着许多小水珠。但他自以为是器具没有擦干所致，对这种现象忽略过去了，因此而失去了一次重大发现的机会。,水组成元素的发现，为化学史开辟了新纪元。因为水的用途很广，凡是化学变化，无不是
3、靠水的帮助而做成功的。化学界从知道了水的真正性质后，才知道了水和其他物质化合的道理。 卡文迪许1781年发现了水的分子式，但他非常慎重，没有匆忙发表，直到他死后才有人替他发表出来。,二、水分子的结构和性质,键角：104.5,水分子是V形分子、极性分子,摩尔质量：18.0153g/mol 密度：水0.998g/cm3（20度） 在3.98时最大，为1g/cm3 0时，密度为0.99987103kg/m3 冰0.9167g/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）,物理性质：,在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水
4、是非常罕见的，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。,4的水不管降温还是升温它的体积都会膨胀，而且冰的密度反而比水的小，这是为什么呢？由于氢原子有较强的正电荷，而氧原子有较强的负电荷，因此水分子具有很强的极性，能通过氢键结合成缔合分子，如以下结构式（虚线表示氢键）OHOHOH H H H,液态水，除含有简单的水分子H2O外，同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等，当温度在0水未结冰时，大多数水分子以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到4（101kPa）时水分子多以(H2O)2缔合分子存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果
5、温度再继续升高在4以上，一般物体热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻（两个共价键，两个氢键），这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反而比同温度的水小。,水的结构 冰的结构,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。,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。,水本身也是良好的溶剂，大部分无机
6、化合物可溶于水。,水分子之间由于存在氢键而使得水的熔沸点比同主族其它元素的氢化物熔沸点高。,即：H2S H2SeH2Te、比较下列物质的熔沸点,F2_Cl2 NH3_PH3 CO2_CS2HF_HCl CH4_C2H6 CH3Cl _CCl4,化学性质：,简式：H2O H+ + OH-,因此，水溶液中一定同时存在着H+ + OH-,思考2：H2O、H3O+、OH-都是含有10个电子的粒子，你还知道哪些粒子是含有10个电子的？,答：CH4、NH3、HF、NH4+、Na+、Mg2+、Al3+等,寻找低温催化剂应是研究的方向,三、字典释义：,象形文。甲骨文字形。中间像水脉，两旁似流水。“水”是汉字的
7、一个部首。从水的字，或表示江河或水利名称，或表示水的流动，或水的性质状态。本义：以雨的形式从云端降下的液体，无色无味且透明，形成河流、湖泊和海洋，分子式为 H2O，是一切生物体的主要成分。,水字的甲骨文,1.同本义 water,水，准也。说文 水，准也。准，平也。天下莫平于水。释名 积阴之寒气为水。淮南子天文 五行一曰水。书洪范 去来江口守空船，绕船月明江水寒。唐 白居易琵琶行(并序) 水曰清涤。礼记曲礼 冰，水为之，而寒于水。荀子劝学 刘豫州王室之胄，英才盖世，众士慕仰，若水之归海。宋 司马光资治通鉴君子之交淡如水薛仁贵 王茂生,2.特指河流 river 在水之湄。诗？秦风？蒹葭 又如：水口
8、(渡口)；水汊(河的支流)；水志(记载河道水系的书籍)；水牒(指记述河道水系的文献)；水谷(山间河沟)；水尾(江河的末端)；水老鼠(专在船上偷窃的贼)；水事(关于江河水利的事宜)；水禁(有关河川方面的禁令)；水会(河流汇合处),3.泛指一切水域 waters 水府幽深，寡人暗昧，夫子不远千里，将有为乎？唐李朝威柳毅传 刘备、周瑜水陆并进。宋司马光资治通鉴 又如：水陆(佛教中的水陆道场)；水泊(湖泽)；水居(居住于水乡)；水隍(水沟)；水王(海的别称)；水伯(传说中的水神；大河流)；水宿(水上宿夜；水中住宿)；水脉(水路，地下的伏流)；水潦(因雨水过多而积在田地里的水或流于地面的水),4.汁、液
9、的通称 liquid。 如：水礼(果饵等礼物)；水果糖(掺用果汁制成的糖果)；墨水；口水；泪水；药水；汽水.,5.大水；水灾 flood 故尧 禹有九年之水，汤有七年之旱。汉？晁错论贵粟疏 曰：天地有法乎？曰：水旱疾疫，即天地调剂之法也。清洪亮吉治平篇 又如：水备(防止水患的设施)；水墉(防洪墙)凡平原出水为大水。左传桓公元年,6.指水军 troops fight on the waters 诸人徒见操书言水步八十万而各恐慑。宋？司马光资治通鉴,7.水族 Shui nationality。中国少数民族之一，居住在贵州省,8.姓,9.病名，即水肿。水肿主要表现为水液代谢障碍，故名。出素问？平人气
10、象论：“颈脉动，喘疾咳，曰水。目裹微肿如卧蚕起之状，曰水。”又：“足胫肿曰水。”,10.网络新用 水是论坛上没有太大价值的帖子的总称，每一篇这样的帖子都被称为“水帖”，发水帖的行为称为“灌水”，某些跟帖多而且都是水帖的帖子称为“水楼”，经常占着位置不说话叫“潜水”。,四、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。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
11、射阳光形成彩虹。,五、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
12、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
13、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%)。,2、对地理的影响,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。,六、水的种类 1、软水与硬水 软水：凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水，反之称为硬
14、水。如果是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，系暂时硬水（煮沸暂时性硬水，分解的碳酸氢钙，生成的不溶性碳酸盐而沉淀，水由硬水变成软水）；如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，系永久性硬水，经煮沸后不能去除。以上两种硬度合称为总硬度。 依照水的总硬度值大致划分，总硬度0-30ppm称为软水，总硬度60ppm以上称为硬水，高品质的饮用水不超过25ppm，高品质的软水总硬度在10ppm以下。在天然水中，远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水；泉水、溪水、江河水、水库水，多属于暂时性硬水，部分地下水属于高硬度水。,2、硬水的利弊 硬水有许多缺点：1.和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。（利用这点也可
15、以区分硬水和软水）2.工业上，钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。由于硬水问题，工业上每年因设备、管线的维修和更换要耗资数千万元。3.硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响。没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水，会造成肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水烹调鱼肉、蔬菜，会因不易煮熟而破坏或降低食物的营养价值；用硬水泡茶会改变茶的色香味而降低其饮用价值；用硬水做豆腐不仅会使产量降低、而且影响豆腐的营养成分。,2、硬水的利弊 那么硬水毫无是处了吗？不对，否则怎么会有那么多的人买矿泉水喝呢 。原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素。科学家和医学家们调查发现，人的某些心血管疾病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与饮水的硬度成反比，水质硬度低，死亡率反而高。其实，长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康。我国规定：饮用水的硬度不得超过25度 。,
