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。水是地球上最常见的物质之一，是包括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的作用。人类很早就开始对水产生了认识，东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素，水是中国古代五行之一；西方古代的四元素说中也有水。

水的性质

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水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是罕见的，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；气态叫水蒸汽。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。

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1×10³kg/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0.99987×10³ kg/m³，冰在0℃时，密度为0.9167×10³ kg/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，但水在通电的条件下会离解为氢和氧水。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。纯水有极微弱的导电能力，但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，大部分無機化合物可溶於水。

在-213.16℃，水分子會表現出現厭水性。^*

水的来源

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地球是太阳系九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上存在很大的分歧，目前有几十种不同的水形成学说。有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應、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，甚至现在地球上的水还在不停增加。

水在地球上的分布

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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。

地球上水的体积大約有 1 360 000 000 立方公里. 當中

• 海洋占了的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%)。
• 地下水佔了13 000 000立方公里(或者0.9%)。
• 湖泊，內陆海，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時候都占了13 000立方公里(或0.001%)。

水的地理意义

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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。

对地貌的影响

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。

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。

水的種类

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不同的学科对水有着一些不同的称呼：

• 根据水质的不同，可以分为：
  • 软水：硬度低于8度的水为软水。
  • 硬水：硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果，硬水加热会有较多的水垢。
    • 根据氯化钠的含量，可以分为：
      • 淡水。
      • 鹹水
    此外还有：
    • 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。
    • 半重水的化学分子式为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。

    與水相關的化学反应

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    水的电离与溶液pH值

    水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离: H₂O+H₂O↔H₃O⁺+OH⁻ 通常H₃O⁺简写为H⁺
    • 水的离子积 K_w=^**
    • 25度时，K_w=1×10⁻¹⁴
    • pH=−log₁₀(^*)

      pH<7，溶液为酸性，pH=7，溶液为中性，pH>7，溶液为碱性。

    能溶于水的酸性氧化物或碱性氧化物都能与水反应，生成相应的含氧酸或碱。酸和碱发生中和反应生成盐和水。水在电流的作用下能够分解成氢气和氧气。碱金属和水接触会发生燃烧。

    在催化剂的作用下，无机物和有机物能够与水进行水解反应：

    • 有机物的水解：有机物分子中的某种原子或原子团被水分子的氢原子或羟基(-OH)代换，例如乙酸甲酯的水解：

      CH₃COOCH₃ + H₂O $\backslash longrightarrow$ CH₃OH + CH₃COOH

    • 无机物的水解：通常是盐的水解，例如弱酸盐乙酸钠与水中的H⁺结合成弱酸，使溶液呈碱性：

      NaCH₃COO + H₂O $\backslash longrightarrow$ CH₃COOH + NaOH

    此外，水本身也可以作为催化剂。

    淡水短缺问题与对策

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    地球上水总储量约为1.36x10¹⁸m³，但除去海洋等咸水资源外，只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形势存在，河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。

    世界气象组织于1996年初指出：缺水是全世界城市面临的首要问题，估计到2050年，全球有46％的城市人口缺水。對於水资源稀少的地區來說，水已經超出生活資源的範圍，而成為戰略資源，由於水資源的稀有性，水戰爭爆發的可能性越來越高。

    为让全世界都关心淡水资源短缺的问题，第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。

    水文化

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    请参看水文化 水在科学、哲学、宗教、文学、美术、体育、神话等中都有所体现。

    水的利用

    水是人类生活的重要资源，特别是农业需要大量水进行灌溉，人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立，以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中，水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。

    随着科学技术的发展，人们兴修水利，与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域，如水力学，水文科学，水处理等，甚而产生了以水为生的产业水产业。

    工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题，污水的处理就变得十分必要。 (见水污染和污水处理。)

    古代世界观中的水

    在文明的早期，人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类，水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水；佛教中的四大也有水；中国古代的五行学说中水代表了所有的液体，以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。

    《老子·道德經》第八章以水比喻最高的道德標準：「上善若水。水善利萬物而不爭，處眾人之所惡，故幾於道。」水滋潤大地萬物，卻不爭奪顯赫的位置，總是謙卑自己，去充滿低漥之地。第七十八章又說：「天下柔弱莫過於水，而攻堅強者莫之能勝，以其無以易之。」指出柔弱勝剛強的道理。

    水崇拜

    在人类的童年时期，对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情，产生了又爱又怕的感情，产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性，祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。

    中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王，龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。

    参考文献

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    1. 中東水源問題分析
    2. 水戰爭相關報導

    参看

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    • 水圈: 生态圈的组成
    • 水上运动
    • 水姓：中国姓氏之一

    外部链接

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    • 水化学 (水的化学常识)（英文）
    • 水资源知识和数据

    氧化物 | 水 | 无机物

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