水 -由氫、氧兩種元素組成的無機物質

水(H₂O)是由氫、氧兩種元素組成的無機物,在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水是最常見的物質之一,是包括人類在內所有生命生存的重要資源,也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人類很早就開始對水產生了認識,東西方古代樸素的物質觀中都把水視為一種基本的組成元素,水是中國古代五行之一;西方古代的四元素說中也有水。

  • 中文名稱
  • 外文名稱
    Water
  • 別名
    氧烷、氧化氫(系統命名法)、氫氧酸、氫氧化氫
  • 五筆
    iiii
  • 分子量
    18.01524
  • 熔    點
    0℃(P0=101.325kPa)
  • 化學式
    H₂O
  • 沸    點
    99.975℃(P0=101.325kPa)(民間習慣稱100℃)
  • 密    度
    1g/cm³,10^3kg/m³(t=4℃)

來源

地球是太陽系八大行星之中唯一被液態水所覆蓋的星球。

地球上水的起源在學術界上存在很大的分歧,目前有幾十種不同的水形成學說。有觀點認為在地球形成初期,原始大氣中的氫、氧化合成水,水蒸氣逐步凝結下來並形成海洋;也有觀點認為,形成地球的星雲物質中原先就存在水的成分。

另外的一部分科學家認為,原始地殼中矽酸鹽等物質受火山影響而發生反應、析出水分。也有觀點認為,被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至地球上的水還在不停增加。

當我們開啟世界地圖時,當我們面對地球儀時,呈現在我們面前的大部分面積都是鮮艷的藍色。從太空中看地球,我們居住的地球是一個橢圓形的,極為秀麗的蔚藍色球體。水是地球表面數量最多的天然物質,它覆蓋了地球71%以上的表面。地球是一個名副其實的大水球。

對于地球水的來源主要的兩派觀點如下:

自生說

1.地球從原始星雲凝聚成行星後,由于內部溫度變化和重力作用,物質發生分異和對流,于是地球逐漸分化出圈層,在分化過程中,氫、氧氣體上浮到地表,再通過各種物理及化學作用生成水;

水

2. 水是在玄武岩先熔化後冷卻形成原始地殼的時候產生的。最初地球是一個冰冷的球體。此後,由于存在地球內部的鈾、釷等放射性元素開始衰變,釋放出熱能。因此地球內部的物質也開始熔化,高熔點的物質下沉,易熔化的物質上升,從中分離出易揮發的物質:氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸氣,試驗證明當1 m3花崗岩熔化時,可以釋放出26 L的水和許多完全可揮發的化合物;

3.地下深處的岩漿中含有豐富的水,實驗證明,壓力為15 kPa,溫度為1,0000℃的岩漿,可以解30%的水。火山口處的岩漿平均含水6%,有的可達12%,而且越往地球深處含水量越高。據此,有人根據地球深處岩漿的數量推測在地球存在的45億年內,深部岩漿釋放的水量可達現代全球大洋水的一半;

4. 火山噴發釋放出大量的水。從現代火山活動情況看,幾乎每次火山噴發都有約75%以上的水汽噴出。1906年維蘇威火山噴發的純水蒸氣柱高達13,000米,一直噴發了20個h。阿拉斯加卡特邁火山區的萬煙谷,有成千上萬個天然水蒸氣噴出孔,平均每秒種可噴出97~6450C的水蒸汽和熱水約23,000m³。據此有人認為,在地球的全部歷史中,火山拋出來的固體物質總量為全部岩石圈的一半,火山噴出的水也可佔現代全球大洋水的一半;

5.地球內部礦物脫水分解出部分水,或者釋放出的一氧化碳、二氧化碳等氣體,在高溫下與氫作用生成水。此外,碳氫化合物燃燒也可以生成水,在堅硬的火成岩中,也有一定數量的結晶水和原始水的包裹體。

​外生說

1.人們在研究球粒隕石成分時,發現其中含有一定量的水,一般為0.5~5%,有的高達10%以上,而碳質球粒隕石含水更多。球粒隕石是太陽系中最常見的一種隕石,大約佔所有隕石總數的86%。一般認為,球粒隕石是原始太陽最早期的凝結物,地球和太陽系的其他行星都是由這些球粒隕石凝聚而成的;

2.太陽風到達地球大氣圈上層,帶來大量的氫核、碳核、氧核等原子核,這些原子核與大氣圈中的電子結合成氫原子、碳原子、氧原子等。再通過不同的化學反應變成水分子,據估計,在地球大氣的高層,每年幾乎產生1.5 t這種“宇宙水”。然後,這種水以雨、雪的形式落到地球上。

水文化

古代世界觀中的水

在文明的早期,人們開始探討世界各種事物的組成或者分類,水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素說中就有水;佛教中的四大也有水;中國古代的五行學說中水代表了所有的液體,以及具有流動、潤濕、陰柔性質的事物。

水崇拜

在人類的童年時期,對于水兼有養育與毀滅能力、不可捉摸的性情,產生了又愛又怕的感情,產生了水崇拜。通過賦予水以的靈性,祈禱水給人類帶來安寧、豐收和幸福。:有左河水詞《破陣子·河水》曰:“破壩排山易瀉,穿崖倒壁難收。常展清幽通萬物,偶作奔騰起壑溝。載舟亦覆舟。。片片炊煙綠野,滔滔命液源流。無止棄污憑願泄,不盡貪婪任意求。無憂也隱憂。”

中國傳統上的龍王就是對水的神格化。凡有水域水源處皆有龍王,龍王廟、堂遍及全國各地。祭龍王祈雨是中國傳統的信仰習俗。

分子結構

水

基本信息

中文名稱:

英文名稱:water

中文別名:無菌註射用水

英文別名:Aqua; Dihydrogen oxide; Deionized Ultra-filtered Water; Hydrogen oxide; Ice; Steam; Sterile Water For Injection; (~3~H_2_)water

CAS號:7732-18-5

分子式: H2O

分子量:18.0151

極性分子

根據IUPAC規定,HO分子的正式名稱隻有兩種:水(Water)與氧烷(Oxidane)。

根據其化學組成,人們又給水以下別稱:

根據化學式:氧化氫和一氧化二氫;

類比VIA族與VIIA族其它化合物命名規律:氫氧酸、酸式氧;

類比金屬氫氧化物(鹼)命名規律:氫氧化氫、苛性氫、羥基氫、鹼式氫。

上述名稱雖各不相同,但描述的都是同一種物質——水。國外曾經有過一篇將水稱為"一氧化二氫"的惡搞文章,引起嘩然,就是人們對水的這些“另類命名”不了解造成的。

雖然可以根據水的化學式得到以上讀法,但是隻有IUPAC規定的“水”與“氧烷”是正式名稱,其它名稱都不能在正式科學場合使用。在“水”的前面加上定語,可以用來區分特殊種類的水,比如蒸餾水、去離子水或重水。

水的純凈物在常溫常壓下為無色無味的透明液體

水,包括天然水(河流、湖泊、大氣水、海水、地下水等),人工製水(通過化學反應使氫氧原子結合得到水)。水是地球上最常見的物質之一,是包括人類在內所有生命生存的重要資源,也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要作用。它是一種可再生資源。

水

含有水的四字詞語

一廉如水

一清如水

一潭死水

一衣帶水

一敗如水

萬水千山

在水一方

不習水土

不便水土

不服水土

不習水土

不通水火

不避水火

臨水登

樂山樂水

樂山愛水

乘順水船

乘高決水

買臣覆水

雲心水性

交淡若水

水天一色

水乳交融

心如死水

心如止水

青山綠水

關于水的詩句

◆山桃紅花滿上頭,蜀江春水拍山流。

◆水能載舟,亦能覆舟。(李世民)

◆學如逆水行舟,不進則退。(增廣賢文)

◆花紅易衰似郎意,水流無限似儂愁。

◆抽刀斷水水更流,舉杯消愁愁更愁(唐·李白)

◆君不見黃河之水天上來,奔流到海不復回(唐·李白)

◆南湖秋水夜無煙,耐可乘流直上天 (唐·李白)

◆楚水清若空,遙將碧海通 (唐·李白)

◆春來遍是桃花水,不辨仙源何處尋 (唐·白居易)

◆水心如鏡面,千裏無纖毫 (唐·白居易)

◆流水如有,暮禽相與還 (唐·王維)

◆天壤之間,水居其多 (宋·蘇軾)

◆青山隱隱水迢迢,秋盡江南草未凋。

◆三月三日天氣新,長安水邊多麗人。

◆落霞與孤鶩齊飛,秋水共長天一色。

◆抽刀斷水水更流,舉杯銷愁愁更愁(唐·李白)

◆日日思君不見君,共飲長江水。

◆水何澹澹,山島竦峙。(曹操:《觀滄海》)

◆白毛浮綠水,紅掌撥清波。(駱賓王:《詠鵝》)

◆天門中斷楚江開,碧水東流至此回。(李白:《望天門山》)

◆山重水復疑無路,柳暗花明又一村。(陸遊:《遊山西村》)

◆桃花潭水深千尺,不及汪倫送我情。(李白:《贈汪倫》)

◆楊柳青青江水準,聞郎江上唱歌聲。(劉禹錫:《竹枝詞》)

◆日出江花紅勝火,春來江水綠如藍。(白居易:《憶江南》)

物性資料

1. 性狀:無色、無味的液體。

2. 密度(g/mL 20ºC):0.9982

3. 熔點(ºC):0

4. 沸點(ºC,常壓):100

5. 折射率(20ºC):1.33298

6. 沸點(760mm汞柱):100ºC

7. 運動黏度(mm2/s,20ºC):1.0019

8. 蒸發熱(KJ/mol):44.23

9. 熔化熱(KJ/mol):6.01

10. 生成熱(KJ/mol,25ºC,氣體):-241.99

11. 生成熱(KJ/mol,25ºC,液體):-286.02

12. 比熱容(KJ/(kg·K),20ºC,定壓):4.18

13. 蒸氣壓(kPa,20ºC):2.34

14. 臨界溫度(ºC):374.2

15. 臨界壓力(MPa):22.1

16. 沸點上升常數:0.515

17. 電導率(S/m,25ºC):5.89×10^-8

18. 熱導率(W/(m·K),30ºC):0.62802

19. 體膨脹系數(K-1,20ºC):0.000207

20. 溶解性:水對各種物質都具有親和性。

有的水可以導電,但是蒸餾水(純水,電解物質隻有氫原子和氧原子)是不會導電的。 

性質

物理

通常是無色、無味的液體。

沸點:100℃(海拔為0m,氣壓為一個標準大氣壓時)。水

凝固點:0℃

三相點:0.01℃

最大相對密度時的溫度:3.98℃

比熱容:4.186kJ/(kg·℃) 0.1MPa 15℃

2.051J/(g·℃) 0.1MPa 100℃

密度:1.0×10³ kg/m³(4℃時)。凍的密度比水小

臨界溫度:374.2℃

浮力分類:懸浮、漂浮、沉底、上浮、下沉。

水密度的變化

水(20張)水的密度在3.98℃時最大,為1.0×10³kg/m³,溫度高于3.98℃時(也可以忽略為4℃),水的密度隨溫度升高而減小 ,在0~3.98℃時,水熱縮冷漲,密度隨溫度的升高而增加。

水

原因:主要由分子排列決定。也可以說由氫鍵導致。由于水分子有很強的極性,能通過氫鍵結合成締合分子。液態水,除含有簡單的水分子(H₂O)外,同時還含有締合分子(H₂O)2和(H₂O)3等,當溫度在0℃水未結冰時,大多數水分子是以(H₂O)3的締合分子存在,當溫度升高到3.98℃(101kPa)時水分子多以(H₂O)2締合分子形式存在,分子佔據空間相對減小,此時水的密度最大。

如果溫度再繼續升高在3.98℃以上,一般物質熱脹冷縮的規律即佔主導地位了。水溫降到0℃時,水結成冰,水結冰時幾乎全部分子締合在一起成為一個巨大的締合分子,在冰中水分子的排布是每一個氧原子有四個氫原子為近鄰兩個氫鍵這種排布導致成是種敞開結構,凍的結構中有較大的空隙,所以凍的密度反比同溫度的水小。

化學

化學式:H₂O

結構式:H—O—H(兩氫氧鍵間夾角104.5°)。

相對分子質量: 18.016

化學實驗:水的電解。方程式:2H₂O=通電=2H₂↑+O₂↑(分解反應)

分子構成:氫原子、氧原子。

CAS號: 7732-18-5

水具有以下化學性質:

1.穩定性:在2000℃以上才開始分解。

水的電離:純水中存在下列電離平衡:H₂O==可逆==H⁺+OH⁻ 或 H₂O+H₂O=可逆=H₃O⁺+OH⁻。

註:“H₃O⁺”為水合氫離子,為了簡便,常常簡寫成H⁺,更準確的說法為H9O4⁺,純水中氫離子物質的量濃度為10⁻⁷mol/L。

2.水的氧化性:水跟較活潑金屬或碳反應時,表現氧化性,氫被還原成氫氣2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑ 。

Mg+2H₂O=Mg(OH)₂+H₂↑ 。

3Fe+4H₂O(水蒸氣)=Fe₃O₄+4H₂↑ (加熱)

C+H₂O=CO+H₂(高溫)。電解水實驗裝置(2張)

3.水的電解:

水在直流電作用下,分解生成氫氣和氧氣,工業上用此法製純氫和純氧 2H₂O=2H₂↑+O₂↑。

4.水化反應:

水可跟活潑金屬的鹼性氧化物、大多數酸性氧化物以及某些不飽和烴發生水化反應。

Na₂O+H₂O=2NaOH

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

SO₃+H₂O=H₂SO₄

P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄分子結構

CH₂=CH₂+H₂O←→C₂H₅OH

5.水解反應

鹽的水解氮化物水解:Mg₃N₂+6H₂O(加熱)=3Mg(OH)₂↓+2NH₃↑

NaAlO₂+HCI+H₂O=Al(OH)₃↓+NaCI(NaCI少量)

碳化鈣水解: CaC₂(電石)+2H₂O(飽和氯化鈉)=Ca(OH)₂+C₂H₂↑

鹵代烴水解: C₂H₅Br+H₂O(加熱下的氫氧化鈉溶液)←→C₂H₅OH+HBr

醇鈉水解:

C₂H₅ONa+H₂O→C₂H₅OH+NaOH

酯類水解:

CH₃COOC₂H₅+H₂O(銅或銀並且加熱)←→CH₃COOH+C₂H₅OH

多糖水解:(C₆H₁₀O₅)n+nH₂O←→nC₆H₁₂O₆

6.水分子的直徑數量級為10的負十次方,一般認為水的直徑為2~3個此單位。水

7.水的電離:

在水中,幾乎沒有水分子電離生成離子。

H₂O←→H⁺+OH⁻

由于僅有一小部分的水分子發生上述反應,所以純水的Ph值十分接近7。

8.水是兩性物質,既有氫離子(H⁺),也有氫氧根離子(OH⁻)。但純凈蒸餾水是中性的。

9.水的硬度:

水的硬度最初是指鈣、鎂離子沉淀肥皂的能力。水的總硬度指水中鈣、鎂離子的總濃度,其中包括碳酸鹽硬度 (即通過加熱能以碳酸鹽形式沉淀下來的鈣、鎂離子,故又叫暫時硬度)和非碳酸鹽硬度(即加熱後不能沉淀下來的那部分鈣、鎂離子,又稱永久硬度)。硬水和軟水的區別,就是水中含有鈣、鎂化合物的多少程度。

水中有些金屬陽離子,同一些陰離子結合在一起,在水被加熱的過程中,由于蒸發濃縮,容易形成水垢,附著在受熱面上而影響熱傳導,我們將水中這些金屬離子的總濃度稱為水的硬度。

如在天然水中最常見的金屬離子是鈣離子(Ca2⁺)和鎂離子(Mg2+),它與水中的陰離子如碳酸根離子(CO32-)、碳酸氫根離子(HCO3-)、硫酸根離子(SO42-)、氯離子(Cl-)、以及硝酸根離子(NO3-)等結合在一起,形成鈣鎂的碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物、以及硝酸鹽等硬度。水中的鐵、錳、鈄等金屬離子也會形成硬度,但由于它們在天然水中的含量很少,可以略去不計。因此,通常就把Ca2+、Mg2+的總濃度看作水的硬度。水的硬度對鍋爐用水的影響很大,因此,應根據各種不同參數的鍋爐對水質的要求對水進行軟化或除鹽處理。

水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。

碳酸鹽硬度:主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂]所形成的硬度,還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經加熱之後分解成沉淀物從水中除去,故亦稱為暫時硬度。 非碳酸鹽硬度:主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去,故也稱為永久硬度,如CaSO₄、MgSO₄、CaCl₂、MgCl₂、Ca(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂等。

碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度;水中Ca2+的含量稱為鈣硬度;水中Mg2+的含量稱為鎂硬度;當水的總硬度小于總鹼度時,它們之差,稱為負硬度。

生活中可用肥皂水鑒別軟硬水,將肥皂水加入被測水後震蕩,泡沫多浮渣少的是軟水,反之比較硬。

用途

1.人類的生命之源

在地球上,哪裏有水,哪裏就有生命。一切生命活動都是起源于水的。人體內的水分,大約佔到體重的65%。其中,腦髓含水75%,血液含水83%,肌肉含水76%,連堅硬的骨骼裏也含水22%呢!沒有水,食物中的養料不能被吸收,廢物不能排出體外,葯物不能到達起作用的部位。人體一旦缺水,後果是很嚴重的。缺水1%-2%,感到渴;缺水5%,口幹舌燥,皮膚起皺,意識不清,甚至幻視;缺水15%心跳急促 失憶,意識就快消失。缺水20%暈倒,像死一樣。往往甚于飢餓。沒有食物,人隻可以活3周,如果連水也沒有,頂多能活3天。

2.植物的生命源泉

用手抓一把植物,你會感到濕漉漉的,涼絲絲的,這是水的緣故。植物含有大量的水,約佔體重的80%,蔬菜含水90%-95%,水生植物竟含水98%以上。水替植物輸送養分;水使植物枝葉保持婀娜多姿的形態;水參加光合作用,製造有機物;水的蒸發,使植物保持穩定的溫度不致被太陽灼傷。植物不僅滿身是水,作物一生都在消耗水。1公斤玉米,是用368公斤水澆灌出來的;同樣的,小麥是513公斤水,棉花是648公斤水,水稻竟高達1000公斤水。一籽下地,萬粒歸倉,農業的大豐收,水立下了不小的功勞呢!

3.工業的血液

水,參加了工礦企業生產的一系列重要環節,在製造、加工、冷卻、凈化、空調、洗滌等方面發揮著重要的作用,被譽為工業的血液。例如,在鋼鐵廠,靠水降溫保證生產;鋼錠軋製成鋼材,要用水冷卻;高爐轉爐的部分煙塵要靠水來收集;鍋爐裏更是離不了水,製造1噸鋼,大約需用25噸水。水在造紙廠是紙漿原料的疏解劑、解釋劑、洗滌運輸介質和葯物的溶劑,製造1噸紙需用450噸水。火力發電廠冷卻用水量十分巨大,同時,也消耗部分水。食品廠的和面、蒸餾、煮沸、腌製、發酵都離不了水,醬油、醋、汽水、啤酒等,其實就是水的化身。

4.製備純水

方法主要有蒸餾法和離子交換法。

將自來水直接蒸餾可獲得一般實驗所需的蒸餾水。對于重要的物理化學和分析化學實驗,通常採用二次或三次蒸餾水,這種蒸餾最好在石英裝置中進行,所得的純水應收集在耐高溫玻璃、石英或聚乙烯瓶中。

為了除去水中的有機雜質和NH+4與Cl-,最好在每升被提純的水中加入0.05g KMnO4,半小時後加入0.5~1g鉀明礬,再過半小時後加入0.66g Na2HPO4,靜置半小時後過濾,濾液煮沸10min後再加入蒸餾瓶中進行蒸餾,除去餾出物開頭和最後的餾份(各10%)。

離子交換法是製備高純度水的更好方法。離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂,兩種樹脂在裝柱前分別進行預處理。陽離子交換樹脂先用自來水反復漂洗除去其中的色素、水溶性雜質及其他夾雜物,直至水清無泡沫,並用純水浸泡4h。然後用5%的鹽酸溶液浸泡樹脂(以沒過樹脂為宜)4h,適當攪拌,將鹽酸排盡後以純水反復洗至近中性為止。陰離子交換樹脂同樣用水反復漂洗直至水清無泡沫,並用純水浸泡4h。再用5%氫氧化鈉溶液浸泡4h,適當攪拌,然後將氫氧化鈉溶液排盡,以純水反復洗至近中性為止。處理好的樹脂裝入準備好的有機玻璃交換柱中,交換流程按陽離子交換柱陰離子交換柱混合樹脂交換柱(陽、陰離子交換樹脂充分混勻)的順序設定。控製一定流速向交換柱中通入蒸餾水(或自來水),從混合樹脂交換柱中流出純水,當水質達到要求後即可使用。

分類

按分子量

重水

重水(heavy water)(氧化氘)是由氘和氧組成的化合物。分子式D₂O,分子量20.0275,比普通水(H₂O)的分子量18.0153高出約11%,因此叫做重水。在天然水中,重水的含量約佔0.015%。由于氘與氫的性質差別極小,因此重水和普通水也很相似。重水的離子積常數為1.6*10-15。

輕水

為了與重水區別,將普通水稱為輕水。動力堆中的慢化劑,大多是輕水、重水和石墨;它們的冷卻劑,則多是輕水、重水和氦等氣體。唯有輕水是目前各種反應堆中用得最廣的慢化劑和冷卻劑。

普通水(H2O)經過凈化,用做反應堆的冷卻劑和中子的慢化劑,叫做輕水。

輕水為相對分子質量為1的H原子和相對分子質量為16的O原子構成的水。其相對分子質量為18。另外,還有相對分子質量為20,22等的水。在中學化學階段,相對分子質量為18的水稱為輕水。

按日常生活

1、地下水與地表水

地下水——有機物和微生物污染較少,而離子則溶解較多,通常硬度較高,蒸餾燒水時易結水垢;有時錳氟離子超標,不能滿足生產生活用水需求。

地表水——較地下水有機物和微生物污染較多,如果該地屬石灰岩地區,其地表水往往也有較大的硬度,如四川的德陽、綿陽、廣元、阿壩等地區。

2、硬水與軟水

硬水——水中鈣鎂等金屬離子的總濃度稱為硬度,硬水對鍋爐等生產用水影響很大,應對其進行軟化、脫鹽處理。硬度大于200mg/L的通常就稱之為硬水。

軟水——即硬度較小的水。

3、原水與凈水

原水——通常是指水處理設備的進水,如常用的城市自來水、城郊地下水、野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性總固體含量)檢測其水質,中國城市自來水TDS值通常為100~400ppm。

凈水——原水經過水處理設施處理後即稱之為凈水。

4、純凈水與蒸餾水

純凈水——原水經過反滲透和殺菌裝置等成套水處理設施後,除去了原水中絕大部分無機鹽離子、微生物和有機物雜質,可以直接生飲的純水。

蒸餾水——以蒸餾方式製備的純水,通常不用于飲用。

5、純水和超純水

純水——以反滲透、蒸餾、離子交換等方法製備的去離子水,其TDS值通常<5PPm,電導率通常<10μs/cm(電阻值>0.1MΩ.cm)。

超純水——以離子交換、蒸餾、電除鹽等方法將純水進一步提純去離子即得,其TDS值不可測,電導率通常<0.1μs/cm(電阻值>10MΩ.cm),其離子幾乎完全去除。理論上最純水電阻值為18.25 MΩ.cm。

6、純化水和註射用水

純化水——醫葯行業用純水,電導率要求<2μs/cm。

註射用水——純化水經多效蒸餾、

超濾法再次提純去除熱原後可以配製註射劑的水。

按照用途區別

1.地表水:質量標準中Ⅰ類主要適用于源頭水、國家自然保護區;Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌場等;Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、洄遊通道、水產養殖區等漁業水域及遊泳區;Ⅳ類主要適用于一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區;Ⅴ類主要適用于農業用水區及一般景觀要求水域。

2.地下水:質量標準中Ⅰ類主要反映地下水化學組分的天然低背景含量。適用于各種用途。Ⅱ類主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。Ⅲ類以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業用水。Ⅳ類以農業和工業用水要求為依據。除適用于農業和部分工業用水外,適當處理後可作生活飲用水。Ⅴ類不宜飲用,其他用水可根據使用目的選用。

3.海水:質量標準中第一類適用于海洋漁業水域,海上自然保護區和珍稀瀕危海洋生物保護區。第二類適用于水產養殖區,海水浴場,人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區,以及與人類食用直接有關的工業用水區。第三類適用于一般工業用水區,濱海風景旅遊區。第四類適用于海洋港口水域,海洋開發作業區。

4.生活飲用水:供人生活的飲用和生活用水

5.電子超純水:用于電子元件及積體電路

影響

對氣候

水對氣候具有調節作用。大氣中的水汽能阻擋地球輻射量的60%,保護地球不致于被冷卻。海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量,使氣溫不致過高;在冬季則能緩慢地釋放熱量,使氣溫不致過低。

海洋和地表中的水蒸發到天空中形成了雲,雲中的水通過降水落下來變成雨,冬天則變成雪。落于地表上的水滲入地下形成地下水;地下水又從地層裏冒出來,形成泉水,經過小溪、江河匯入大海。

雨水(4張)

形成一個水迴圈。

雨雪等降水活動對氣候形成重要的影響。在溫帶季風性氣候中,夏季風帶來了豐富的水氣,夏秋多雨,冬春少雨,形成明顯的幹濕兩季。

此外,在自然界中,由于不同的氣候條件,水還會以冰雹、霧、露水、霜等形態出現並影響氣候和人類的活動。

對地理

在地球表面有71%被水資源覆蓋,從空中來看,地球就是個藍色的星球。水侵蝕岩石土壤,沖淤河道,搬運泥沙,營造平原,改變地表形態。

地球表層水體構成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪、地下水和大氣中的水。由于註入海洋的水帶有一定的鹽分,加上常年的積累和蒸發作用,海水和大洋裏的水都是鹹水,不能被直接飲用。某些湖泊的水也是含鹽水,比如:死海。世界上最大的水體是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。歐亞大陸上的裏海是最大的鹹水湖。

地球上水的體積大約有 1,360,000, 000 立方公裏。海洋佔了1,320,000,000立方公裏(97.2%);冰川和冰蓋佔了25,000,000立方公裏(1.8%);地下水佔了13,000,000立方公裏(0.9%);湖泊、內陸海,和河裏的淡水佔了250,000 立方公裏(0.02%);大氣中的水蒸氣在任何已知的時候都佔了13,000立方公裏(0.001%)。

雨水的葯用功能

雨水,又名無根水,中醫認為其性輕清,味甘淡,諸水之上也。夏日尤佳。飲之可以去病。(剛下的雨水中含有大量塵埃,特別在現代化的和工業污染嚴重的城市,成分相當復雜,甚至可能含有致病微生物。但在未受污染的地方,幹凈的雨水功能依舊)。

對工程

農業灌溉(1張)

1.古中國人早已把水靈活運用到農業中:為保證水稻生活的環境濕潤,他們在田沿築起土埂,防止田內餘水流失,大大提高了水稻產量。他們還使用桔槔,桔槔是在一根豎立的架子上加上一根細長的杠桿,當中是支點,末端懸掛一個重物,前段懸掛水桶。當人把水桶放入水中打滿水以後,由于杠桿末端的重力作用,便能輕易把水提拉至所需處。桔槔早在春秋時期就已相當普遍,而且延續了幾千年,是中國農村歷代通用的舊式提水器具。

2.古代亞述國王在其首都四周種滿珍稀植物。為了灌溉這些植物,他修了一條長長的運河,用來從附近的水源處引水灌溉這些植物。

3.在墨西哥前首都特諾奇幕特蘭四周有許多湖,阿茲泰克人在湖中建台田。他們挖出湖裏的淤泥鋪在田上,再種上作物。阿茲泰克人在台田周圍挖了溝渠,類似于中國的水田用于灌溉。

4.以色列位于沙漠之中,沙漠佔國土面積的60%,不僅耕地少,而且是一個半幹旱地區,降雨量少,季節性強,區域分布不均,淡水資源缺乏的問題極為突出,出于生存和發展的需要,一建國就製定法律,宣布水資源為公共財產,由專門機構進行管理。除興修水利外,還大力發展節水技術。農業生產中基本不用常見的漫灌、溝灌、畦灌方法。20世紀70年代末以前多採用噴灌,佔灌溉面積的87%,滴灌佔10%。80年代後,滴灌開始普遍採用,本世紀初已佔灌溉面積的90%,主要用于蔬菜、水果、花卉、棉花等種植上。滴灌投資並不比噴灌高,不僅節水,而且對地形、土壤、環境的適應性強,不受風力和氣候影響,肥料和農葯可同時隨灌溉水施人根系,省肥省葯,還可防止產生次生鹽漬化,消除根區有害鹽分。滴灌技術的採用,使作物產量成倍成長,種植業產值的90%以上來自灌溉農業。

對人體

水的漣漪

對于人來說,水是僅次于氧氣的重要物質。在成人體內,60%的質量是水。兒童體內水的比重更大,可達近80%。如果一個人不吃飯,僅依靠自己體內貯存的營養物質或消耗自體組織,可以活上一個月。但是如果不喝水,連一周時間也很難度過。體內失水10%就威脅健康,如失水20%,就有生命危險,足可見水對生命的重要意義。

水還有治療常見病的效果,比如:清晨一杯涼白開水可治療色斑;餐後半小時喝一些水,可以用來減肥;熱水的按摩作用是強效的安神劑,可以緩解失眠;大口大口地喝水可以緩解便秘;睡前一杯水對心髒有好處;惡心的時候可以用鹽水催吐。

1.溶解消化功能

水是體內一切生理過程中生物化學變化必不可少的介質。水具有很強的溶解能力和電離能力(水分子極性大),可使水溶性物質以溶解狀態和電解質離子狀態存在,甚至一些脂肪和蛋白質也能在適當條件下溶解于水中,構成乳濁液或膠體溶液。溶解或分散于水中的物質有利于體內化學反應的有效進行。

食物進入空腔和胃腸後,依靠消化器官分泌出的消化液,如唾液、胃液、胰液、腸液、膽汁等,才能進行食物消化和吸收。在這些消化液中水的含量高達90%以上。

2.參與代謝功能

在新陳代謝過程中,人體內物質交換和化學反應都是在水中進行的。水不僅是體內生化反應的介質,而且水本身也參與體內氧化、還原、合成、分解等化學反應。水是各種化學物質在體內正常代謝的保證。

如果人體長期缺水,代謝功能就會異常,會使代謝減緩從而堆積過多的能量和脂肪,使人肥胖。

3.載體運輸功能

由于水的溶解性好,流動性強,又包含于體內各個組織器官,水充當了體內各種營養物質的載體。在營養物質的運輸和吸收、氣體的運輸和交換、代謝產物的運輸與排泄中,水都是起著極其重要的作用。比如,運送氧氣、維生素、葡萄糖、氨基酸、酶、激素到全身;把尿素、尿酸等代謝廢物運往腎髒,隨尿液排出體外。

4.調節抑製功能

水的比熱高,對機體有調節體溫的作用。

防止中暑最好的辦法就是多喝水。這是因為認為攝入的三大產能營養素在水的參與下,利用氧氣進行氧化代謝,釋放能量,再通過水的蒸發可散發大量能量,避免體溫升高。當人體缺水時,多餘的能量就難以及時散出,從而引發中暑。

此外,水還能夠改善體液組織的迴圈,調節肌肉張力,並維持機體的滲透壓和酸鹼平衡。

5.潤滑滋潤功能

在缺水的情況下做運動是有風險的。因為組織器官缺少了水的潤滑,很容易造成磨損。因此,運動前的1個小時最好要先喝充足的水。

體內關節、韌帶、肌肉、膜等處的活動,都由水作為潤滑劑。水的黏度小,可使體內摩擦部位潤滑,減少體內髒器的摩擦,防止損傷,並可使器官運動靈活。

同時水還有滋潤功能,使身體細胞經常處于濕潤狀態,保持肌膚豐滿柔軟。定時定量補水,會讓皮膚特別水潤、飽滿、有彈性。可以說,水是美膚的佳品。

6.稀釋和排毒功能

不愛喝水的人往往容易長痘痘,這是因為人體排毒必須有水的參與。沒有足夠的水,毒素就難以有效排出,淤積在體內,就容易引發痘痘。

其實,水不僅有很好的溶解能力,而且有重要的稀釋功能,腎髒排泄水的同時可將體內代謝廢物、毒物及食入的多餘葯物等一並排出,減少腸道對毒素的吸收,防止有害物質在體內慢性蓄積而引發中毒。因此,服葯時應喝足夠的水,以利于有效地消除葯品帶來的副作用。

水污染情況

分類

水的污染有兩類:一類是自然污染;另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類:

一、化學性污染

污染雜質為化學物品而造成的水體污染。化學性污染根據具體污染雜質可分為6類:

(1)無機污染物質:污染水體的無機污染物質有酸、鹼和一些無機鹽類。酸鹼污染使水體的pH值發生變化,妨礙水體自凈作用,還會腐蝕船舶和水下建築物,影響漁業。

(2)無機有毒物質:污染水體的無機有毒物質主要是重金屬等有潛在長期影響的物質,主要有汞、鎘、鉛、砷等元素。

(3)有機有毒物質:污染水體的有機有毒物質主要是各種有機農葯、多環芳烴、芳香烴等。它們大多是人工合成的物質,化學性質很穩定,很難被生物所分解。

(4)需氧污染物質:生活污水和某些工業廢水中所含的碳水化合物、蛋白質、脂肪和酚、醇等有機物質可在微生物的作用下進行分解。在分解過程中需要大量氧氣,故稱之為需氧污染物質。

(5)植物營養物質:主要是生活與工業污水中的含氮、磷等植物營養物質,以及農田排水中殘餘的氮和磷。

(6)油類污染物質:主要指石油對水體的污染,尤其海洋採油和油輪事故污染最甚。

二、物理性污染

物理性污染包括:

(1)懸浮物質污染:懸浮物質是指水中含有的不溶性物質,包括固體物質和泡沫塑膠等。它們是由生活污水、垃圾和採礦、採石、建築、食品加工、造紙等產生的廢物泄入水中或農田的水土流失所引起的。懸浮物質影響水體面板,妨礙水中植物的光合作用,減少氧氣的溶入,對水生生物不利。

(2)熱污染:來自各種工業過程的冷卻水,若不採取措施,直接排入水體,可能引起水溫升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物質的毒性增加等現象,從而危及魚類和水生生物的生長。

(3)放射性污染:由于原子能工業的發展,放射性礦藏的開採,核試驗和核電站的建立以及同位素在醫學、工業、研究等領域的套用,使放射性廢水、廢物顯著增加,造成一定的放射性污染。

三、生物性污染

生活污水,特別是醫院污水和某些工業廢水污染水體後,往往可以帶入一些病原微生物。例如某些原來存在于人畜腸道中的病原細菌,如傷寒、副傷寒、霍亂細菌等都可以通過人畜糞便的污染而進入水體,隨水流動而傳播。一些病毒,如肝炎病毒、腺病毒等也常在污染水中發現。某些寄生蟲病,如阿米巴痢疾、血吸蟲病、鉤端螺旋體病等也可通過水進行傳播。由此看見保護我們的地球環境,防止工業污染和病原微生物對水體的污染也是保護環境,更是保障人體健康的一大課題。

處理方法

(一)沉淀物過濾法

(二)硬水軟化法

(三)活性炭吸附法

(四)去離子法

(五)逆滲透法、反滲透法

(六)超過濾法

(七)蒸餾法

(八)紫外線消毒法

(九)生物化學法

(十)正向滲透法,自然凈化方法的人類新創造。

正滲透

“滲透”在海水淡化、脫鹽、水處理領域,啰嗦、復雜一下又稱正滲透、或正向滲透,以示與反滲透、反向滲透法、逆滲透的差異、區別或對應、強調,正向滲透法是與反滲透互逆的一對方法。正滲透作為一種潛在的水純化和淡化新技術,世界上正對其進行著多角度、深層次的理論研究和實踐探索。

隨著科技的飛速發展,壓力驅動反滲透膜分離技術(RO)在膜、膜組器、設備和工藝等方面都有了較大創新和改進,但人們也越來越意識到RO技術在節能、環保領域存在的局限,而且就脫鹽來講,RO技術可認為已接近發展的頂峰。因此,國外已經開展了“正向滲透膜分離技術(FO)”的相關研究,並取得了一定的成果,在海水淡化、污水處理、食品加工、醫葯等領域得到了套用,特別是“壓力延緩滲透(FRO)海水發電”,更是一項極具前景的清潔再生能源開發技術。但是國內對正向滲透膜分離技術關註得很少,相關研究和論文也不多。雖然,上個世紀90年代我國有了創造性的發明“非加壓吸附滲透法海水淡化”(CN92110710。2)。

國外1976年,有液-液體系的原始嘗試,國內1992年,發明過液-固體系的正向滲透(非加壓)吸附滲透法脫鹽(CN92110710。2)。直到約10年後,又重新跟隨國際潮流,開始標準的模仿復製的模式,2008年開始有綜述報告。

正向滲透分離技術很早就得到了套用。很久以前,人們就採用食鹽來長期貯存食物,因為在高鹽環境下多數細菌、酶菌和病原菌由于滲透作用會脫水死亡或暫時失去活性。

如今,人們已經開始利用正向滲透膜分離技術進行海水淡化、工業廢水處理、垃圾滲透液處理等研究;食品工業在實驗室利用正向滲透膜分離來濃縮飲料;緊急救援時的生命支持系統利用正向滲透膜分離技術製取淡水。隨著材料科學的發展,正向滲透技術已經套用于人體的葯物控製釋放。

生物學方法

薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。

常規處理情況:

1. 廢水流過沉淀槽,固狀物會沉淀下來。

2. 在滴流過濾中,廢水流過沙礫得以過濾,沙礫表面也可鋪細菌,以分解污水中的廢物。

3. 還可在水中加入漂白粉,氯氣等殺死微生物。

4. 水被排入露天池塘,可以天然凈化。

5. 廢水經過“旋水分離器”,能過濾。

石英砂過濾是去除水中懸浮物最有效手段之一,是污水深度處理、污水回用和給水處理中重要的單元。其作用是將水中已經絮凝的污染物進一步去除,它通過濾料的截留、沉降和吸附作用,達到凈水的目的。

二.適用範圍

1.用于要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質標準的工業用水、生活用水及市政給水系統;

2.工業污水中的懸浮物、固體物的去除;

3.可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備,對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備;

以及用在遊泳池迴圈處理系統、冷卻迴圈水凈化系統等。

其它

系統編號

CAS號:7732-18-5

MDL號:MFCD00011332

EINECS號:231-791-2

RTECS號:ZC0110000

BRN號:2050024

PubChem號:24901995

毒理學資料

無毒

性質與穩定性

化學性質:水在電解時分解為氫和氧。常溫下能與金屬鈉、鈣等發生反應,放出氫氣。與非金屬氧化物(如SO3等)化合生成含氧酸(H2SO4),與金屬氧化物(如CaO等)化合生成鹼[Ca(OH)2]。與酯、酰胺等作用發生水解。水本身部分發生電離,電離平衡為[H+][OH-]=K[H2O]≡Kw。Kw為水的離子積,22℃時為1.00×10-14。水中氫離子濃度的負對數值稱為pH值,pH=7為中性,7以下為酸性,7以上為鹼性。

水具有氫鍵結構和很大的介電常數,因此水對各種物質都具有親和性,能形成弱的鍵,稱為水合作用。水合的原因是由于水分子偶極的定向移動而形成的靜電水合和氫鍵水合。對于過渡金屬離子,則由氧原子配位形成如[Cr(H2O)6]3+一樣的水合絡離子。由于水具有顯著的水合作用,介電常數大,使得異性離子間的靜電引力減弱,因此水是無機鹽類的優良溶劑。水對分子量較小的烴類,特別是苯一類芳香烴溶解能力小。苯在水中溶解時自由能變化值為正(18℃,17.04KJ3/kg),焓的變化為零,且溶解度隨溫度的升高而減小。因此,烴類在水中溶解時熵值變化為正,即含有憎水基團的烴類分子難溶于水。這不是因為烴類與水的相互作用小,而是在憎水基團的周圍水的氫鍵進行非常有規則的排列(稱為“冰山”,iceberg)之故。這種“冰山”的形成也可稱為憎水性結構的水合作用。過量的烴在水面形成油滴,如果含有某些親水性基團(COOH、OH、NH2等極性基團)時,則可以在水面上擴散開。即在1個分子中含有親水性基團和憎水性基團時,在水空氣表面上傾向于聚集,從而使水的表面張力降低。含有較大的憎水性基團的稱為表面活性劑。其水溶液在一定的濃度範圍內如50~100個分子時,在憎水基團內側和親水基團外側相互發生締合,形成所謂膠束。

水還可以使各種膠體狀物質浮遊分散。大多數無機物都可以形成憎水性膠體。憎水性膠體之所以穩定是由于其表面具有電荷,加入少量電解質時使表面電荷被禁止而凝聚。增加的電解質的效果,隨著與粒子電荷符號相反的離子價數的增高而增大(Schultz Hardy定律)。另一方面,親水性膠體主要是具有高分子電解質等親水性基團的有機物。在其周圍具有發達的水合層,增加少量的電解質並不發生凝聚,隻有加入大量的電解質時才能發生去水合作用,稱為鹽析。鹽析作用的強度由去水合的強度而決定。陰離子的順序是檸檬酸鹽>酒石酸鹽>硫酸鹽>乙酸鹽>鹽酸鹽>硝酸鹽>氯酸鹽,陽離子的順序是Li+>Na+> K+>NH4+>Mg2+,稱為Hofmeister序列。

大多數溶劑中都含有水,因此在精製時進行脫水操作是很重要的。含有多量的水時可用分餾法除去,但通常採用共沸蒸餾法脫水。甲醇與水不形成共沸混合物,用分餾精製可達到含水量在7.86~13.1mg/m3左右。乙醇形成其含量為96%的共沸混合物,共沸點78.174℃,和乙醇的沸點78.325℃非常接近不易分離。此時可加入苯以形成共沸點為64.86℃的三元共沸混合物,則容易除去水分,使水的含量在0.01%以下。微量的水用脫水劑除去,常用的脫水劑有氫氧化鈣、高氯酸鎂、氯化鈣、金屬鈉、矽膠、分子篩等。

基本結束

形成原因

歷史沿革

主要事件

星體特徵

基本參數

星體結構

地質地貌

公轉自轉

星體衛星

大氣環境

研究歷史

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