水は化学式H
2Oの化学物質です。水は、周囲温度および圧力で無味無臭の液体である。 液体の水は、約750nmの波長で弱い吸収バンドを持ち、青色を呈しているように見えます。 これは、裏地が白い水で満たされた浴または洗面台で容易に観察することができる。 大きな氷の結晶は、氷河のように、また青く見えます。,
標準条件下では、水は、一般に気体である酸素ファミリーの他の類似の水素化物とは異なり、主として液体である。 水のこのユニークな特性は、水素結合によるものです。 水の分子は互いに絶えず動いており、水素結合は200フェムト秒（2×10-13秒）よりも速いタイムスケールで絶えず壊れて改質されています。しかし、これらの結合は、水の独特の特性の多くを作り出すのに十分な強さであり、そのうちのいくつかはそれを生命に不可欠にする。,
水、氷、およびvapourEdit
地球の大気および表面内では、液相が最も一般的であり、一般的に”水”という言葉で表される形態である。 水の固相は氷として知られており、一般的に氷のような硬い合併結晶、または雪のような緩く蓄積された粒状結晶の構造をとる。 一般的な六方晶性氷とは別に、氷の他の結晶相および非晶質相が知られている。 水の気体相は、水蒸気（または蒸気）として知られています。, 目に見える蒸気と雲は、空気中に浮遊している微小な水滴から形成されます。
水はまた、超臨界流体を形成する。 臨界温度は647Kであり、臨界圧力は22.064mpaである。 自然界では、これは非常に敵対的な条件ではめったに起こりません。 自然に発生する超臨界水の可能性の高い例は、深層水熱水通気孔の最も熱い部分にあり、水は火山プルームによって臨界温度に加熱され、臨界圧力は通気孔が位置する極端な深さの海洋の重さによって引き起こされる。, この圧力は約2200メートルの深さに達します：海の平均深さ（3800メートル）よりもはるかに少ないです。
熱容量と蒸発と融合の熱編集
水の融解から臨界温度までの水の気化熱
水は4181.4J/(kg·K)の非常に高い比熱容量を有する25℃で–すべてのヘテロ原子種（アンモニア後）の中で二番目に高い。気化の高熱（40。,通常の沸点では65kJ/molまたは2257kJ/kg）であり、どちらも分子間の広範な水素結合の結果である。 これら二つの異常な特性は、水が温度の大きな変動を緩衝することによって地球の気候を緩和することを可能に 1970年以来、気候システムに蓄積された追加のエネルギーのほとんどは、海洋に蓄積されています。
水の核融合の比エンタルピー（より一般的には潜熱として知られている）は333である。,55kJ/kg0°C:同じ量のエネルギーは融点まで-160°Cからの暖かい氷に関して氷を溶かすか、または同量の水を約80°c.熱するために要求されます共通の物質の、アンモニアのそれだけより高いです。 この性質は、氷河や流氷の氷上での融解に対する耐性を与える。 機械的冷凍の出現前および出現以来、氷は食品の腐敗を遅らせるために一般的に使用されていましたが、依然として使用されています。
-10℃での氷の比熱容量は2030J/（kg*K）であり、100℃での蒸気の熱容量は2080J/（kg·K）である。,
水と氷の密度eedit
温度の関数としての氷と水の密度
水の密度は立方センチメートルあたり約1グラム（62lb/cu ft）である：この関係はもともとグラムを定義するために使用された。 密度は温度によって変化するが、直線的ではない：温度が上昇するにつれて、密度は3.98°C（39.16°F）でピークに上昇し、その後減少する。 通常の六角形の氷も液体の水よりも密度が低く、凍結すると水の密度が約9％減少します。,
これらの効果は、水分子が互いに近づくのを防ぐより多くの水素結合を形成することを可能にする冷却による熱運動の減少によるものである。 4℃以下では、加熱による水素結合の切断により、熱運動の増加（液体を膨張させる傾向がある）にもかかわらず、水分子がより近く詰まることができるが、4℃以上では、温度が上昇するにつれて水が膨張する。 沸点の近くの水は約4%4°C(39°F)で水よりより少なく密です。,圧力が上昇すると、氷は、氷II、氷III、高密度非晶質氷（HDA）、および非常に高密度非晶質氷（VHDA）など、液体水よりも密度の高い他の多形体への多くの遷移を受ける。,
夏と冬の湖の温度分布
異常な密度曲線と水よりも氷の密度が低いことは、生命にとって不可欠です—水が凝固点で最も密であれば、冬には湖や他の水域の表面の非常に冷たい水が沈み、湖が下から上に凍結し、その中のすべての生命が殺されるでしょう。 さらに、水が（その熱容量のために）良好な断熱材であることを考えると、いくつかの凍結した湖は夏に完全に解凍されない可能性があります。, 上に浮かぶ氷の層は、下の水を絶縁します。 約4°C（39°F）の水も底に沈み、底の水の温度を一定に保ちます（図を参照）。
塩水とiceEditの密度
WOA表面密度
塩水の密度は、温度だけでなく溶解塩content有量にも依存します。 氷はまだ海に浮かんでいます、そうでなければ、彼らは下から上に凍るでしょう。 しかし、海の塩分は凝固点を約1低下させます。,9℃（説明はこちらを参照）で、水の密度最大温度を0℃で元の凝固点まで下げることができるため、海水では、凝固点付近で寒くなるため、より冷たい水の下方対流が水の膨張によって妨げられない。 氷点近くの海の冷たい水は沈み続けています。 だから、北極海のような冷たい海の底に住んでいる生き物は、一般的に凍結した淡水の湖や川の底よりも4℃寒い水に住んでいます。
塩水の表面が凍結し始めると（-1で。,通常の塩分の海水の場合は9℃、3.5％）形成される氷は本質的に塩分を含まず、淡水の氷とほぼ同じ密度です。 この氷は表面に浮かび、”凍っている”塩は、塩水除去として知られているプロセスで、そのすぐ下の海水の塩分と密度に加わります。 このより密な塩水は対流によって沈み、取り替える海水は同じプロセスに応じてある。 これは表面の-1.9°Cで本質的に淡水の氷を作り出します。 形成氷の下の海水の密度の増加は、それが底に向かって沈む原因となります。, 大規模には、塩水の除去と冷たい塩水の沈み込みのプロセスは、そのような水を極から遠ざけるために海流を形成し、熱塩循環と呼ばれる世界的な流
混和性と凝縮編集
赤い線は彩度を示します
水は、すべての割合でエタノールを含む多くの液体と混和性です。, 水およびほとんどのオイルは通常上からの増加する密度に従って層を形作る不混和です。 これは極性を比較することによって予測できる。 比較的極性の化合物である水は、エタノールおよびアセトンのような極性の高い液体と混和性である傾向があるが、極性の低い化合物は、炭化水素のような非混和性および難溶性である傾向がある。
ガスとして、水蒸気は空気と完全に混和性である。, 一方、所与の温度における液体（または固体）に対して熱力学的に安定である最大水蒸気圧は、全大気圧と比較して比較的低い。たとえば、蒸気の分圧が大気圧の2％で、空気が25℃から冷却されると、約22℃から水が凝縮し始め、露点を定義し、霧または露を作り出します。 逆のプロセスは、午前中に燃え尽きる霧を説明します。, 例えば、熱いシャワーやお風呂などで室温で湿度を上げ、温度がほぼ同じままになると、蒸気はすぐに相変化の圧力に達し、一般に蒸気と呼ばれる微細な水滴として凝縮する。
飽和気体または100％の相対湿度を有するものは、空気中の水の蒸気圧が（液体）水による蒸気圧と平衡にあるときであり、水（または十分に冷たければ氷）は、飽和空気にさらされたときに蒸発によって質量を失うことができない。, 空気中の水蒸気の量が少ないため、相対湿度は、飽和蒸気分圧に対する水蒸気による分圧の比が、はるかに有用である。相対湿度100％を超える蒸気圧は超飽和と呼ばれ、空気が急速に冷却された場合、例えば上昇気流で突然上昇することによって起こり得る。,
蒸気圧編集
水の蒸気圧図
圧縮性編集
水の圧縮性は、圧力と温度の関数です。 0°Cでは、ゼロ圧力の限界で、圧縮性は5.1×10-10Pa-1です。 ゼロ圧力限界では、圧縮性は最低4.4×10-10Pa-1約45℃に達し、温度の上昇とともに再び増加する。, 圧力が増加するにつれて、圧縮性は減少し、3.9×10-10Pa−1で0℃、100メガパスカル（1,000bar）である。
水の体積弾性率は約2.2GPaです。 非ガス、特に水の低い圧縮性は、しばしば非圧縮性と仮定されることにつながる。 水の圧縮率が低いことは、圧力が4MPaの深さ40kmの深海でさえ、体積が1.8％減少するだけであることを意味する。,
Triple pointEdit
水の状態図の左下の部分にある液体の水、氷のIhおよび水蒸気の固体/液体/蒸気の三重点。
通常の固体、液体、および気体の水が平衡状態で共存する温度および圧力は、水の三重点である。, 1954年以来、この点は温度の基本単位であるケルビンを定義するために使用されていましたが、2019年からは、ケルビンは水の三重点ではなくボルツマン定数を使用して定義されています。
氷の多形（形態）が多く存在するため、水は他の三重点を有し、氷の三つの多形または氷と液体の二つの多形のいずれかを平衡状態に有する。 ゲッティンゲンのグスタフ-ハインリヒ-ヨハン-アポロン-タンマンは、20世紀初頭に他のいくつかの三重点に関するデータを作成した。 カンブらは1960年代にさらなるトリプルポイントを記録した。,
| 安定平衡における相 | 圧力 | 温度 | |
|---|---|---|---|
| 液体の水、氷のIh、および水蒸気 | 611.657Pa | 273.16K(0.01 209.9mpa | 251k(-22°c) |
| 液体水、氷iii、および氷V | 350.1mpa | -17.0°c | |
| 液体水、氷v、および氷vi | 632.4mpa | 0.,16℃ | |
| ice Ih、Ice II、およびice III | 213MPa | -35℃ | |
| ice II、ice III、およびice V | 344MPa | -24℃ | |
| ice II、ice V、およびice VI | 626MPa | -70°c |
融点ディット
氷の融点は標準圧力で0°c(32°f;273k)であるが、液体が機械的に乱されていなければ、純粋な液体の水は凍結することなくその温度よりもはるかに低い温度で過冷却することができる。, それは約231K(-42°C;-44°F)の同質な核形成点まで流体状態にとどまることができます。 通常の六方晶氷の融点は、分子間反発によって水素結合の安定化エネルギーが0.0073°C(0.0131°F)/atmまたは約0.5°C(0.90°F)/70atmでわずかに低下するが、氷が209.9MPa(2,072気圧)を超えると融点が著しく上昇し、すなわち355K(82°C)で2.216GPa(21,870気圧)に達する（氷VIIの三重点）。,
電気的性質編集
電気伝導性編集
外因性イオンを含まない純水は優れた絶縁体ですが、”脱イオン化”された水でさえイオンが完全に含まれていません。 二つの水分子が一つの水酸化物アニオン（OH-
）と一つのヒドロニウムカチオン（H
3O+
）を形成すると、水は液体状態で自動イオン化を受ける。
水はそのような良い溶媒であるため、ほとんどの場合、溶質が溶解しており、しばしば塩です。, 水にそのような不純物がわずかな量でさえあれば、イオンは電荷を前後に運ぶことができ、水がはるかに容易に電気を伝導することを可能にする。
水の理論的最大電気抵抗率は約18.2MΩ·cm(182kΩ·m)で25℃であることが知られています。, そうでなければ超純水中の100部当たりpptを超える塩または酸汚染物質レベルは、数kΩ·mまで抵抗率を著しく低下させ始める。
純水では、敏感な装置は0.05501±0.0001μs/cmの非常にわずかな電気伝導度を25.00℃で検出することができる。水は酸素および水素ガスに電気分解することもできるが、溶解したイオンが存在しない場合、これは非常に遅いプロセスである。 Iceでは、一次電荷担体は陽子である（陽子導体を参照）。, 氷は以前は1×10-10S/cmという小さいが測定可能な導電率を有すると考えられていたが、この導電率は現在ではほぼ完全に表面欠陥に起因すると考えられており、それらがなければ氷は計り知れないほど小さな導電率を有する絶縁体であると考えられている。
極性と水素結合編集
水分子中の原子の部分電荷を示す図
水の重要な特徴は、その極性です。, この構造は酸素バーテックスからの二つの水素に対して曲がった分子構造を持っている。 酸素原子はまた、電子の二つの孤立電子対を持っています。 孤立電子対に通常帰される一つの効果は、H–O–H気相ベンド角が104.48°であり、これは典型的な四面角109.47°よりも小さいことである。 孤立電子対は水素に結合した電子よりも酸素原子に近いので、より多くのスペースを必要とする。 孤立電子対の反発の増加により，Ｏ–Ｈ結合は互いに近づくことができた。
その構造のもう一つの結果は、水が極性分子であるということである。, 電気陰性度の違いのために、結合双極子モーメントは各HからOに向き、酸素は部分的に負になり、各水素は部分的に正になります。 大きな分子双極子は、二つの水素原子の間の領域から酸素原子までを指します。 電荷の違いにより、水分子が凝集する（比較的正の領域が比較的負の領域に引き寄せられる）。 この引力、水素結合は、その溶媒特性などの水の特性の多くを説明します。,
水素結合は、水分子自体内の共有結合に比べて比較的弱い引力であるが、それは水の物理的性質のいくつかの原因である。 これらの特性には、比較的高い融点および沸点温度が含まれます。 対照的に、硫化水素（H
2S）は、硫黄の電気陰性度が低いため、はるかに弱い水素結合を有する。 H
2Sは室温で気体であるが、硫化水素は水のモル質量の倍近くを持つ。, 水分子間の余分な結合はまた、液体の水に大きな比熱容量を与える。 この高い熱容量は、水を良好な蓄熱媒体（冷却材）および遮熱材にする。
凝集と接着編集
クモの巣に付着した露滴
水分子は、水分子間の水素結合の集団作用のために、互いに近く（凝集）にとどまる。, これらの水素結合は絶えず壊れており、異なる水分子と新しい結合が形成されていますが、液体の水の試料中の任意の時点で、分子の大部分はそのような結合によって一緒に保持されています。
水はまた、その極性性質のために高い接着特性を有する。 非常にきれいで滑らかなガラスでガラスと水分子間の分子力（粘着力）が凝集力より強いので水は薄膜を形作るかもしれません。,生物学的細胞および細胞小器官では、水は親水性である膜およびタンパク質表面、すなわち水に強い引力を有する表面と接触している。 Ｉｒｖｉｎｇｌａｎｇｍｕｉｒは親水性表面間に強い反発力を観測した。 親水性表面を脱水するために—水和の水の強く保持された層を除去するために—水和力と呼ばれるこれらの力に対して実質的な作業を行う必要があ これらの力は非常に大きいが、ナノメートル以下にわたって急速に減少する。, それらは生物学において重要であり、特に細胞が乾燥した大気への曝露または細胞外凍結によって脱水される場合に重要である。
キャノピーからの雨水のフラックス。 ドロップ形成を支配する力の中で：表面張力、凝集（化学）、ファンデルワールス力、プラトー–レイリー不安定性。
Surface tensionEdit
このペーパークリップは、穏やかかつスムーズに上昇している水位の下にあります。, 表面張力はクリップが水中に沈むことおよび水がガラス端を流出させることを防ぐ。
純水の表面張力の温度依存性
水は、水分子間の水素結合の強さによって引き起こされる71.99mN/mの25℃で異常に高い表面張力を有する。 これは昆虫が水の上を歩くことを可能にする。
毛細管作用編集
水は強い凝集力と接着力を持っているので、毛細管作用を示します。, 水素結合および付着からの強い結合は木が水を100つ以上のm上向きに運ぶようにする。
溶媒としての水編集
高濃度の溶存石灰からのコロイド状炭酸カルシウムの存在は、ハバスの滝ターコイズの水を変える。
水は、その高い誘電率のために優れた溶媒である。, よく混ざって水に溶ける物質は親水性（”水を愛する”）物質として知られ、水とよく混ざらない物質は疎水性（”水を恐れる”）物質として知られています。 物質が水に溶解する能力は、物質が水分子が他の水分子間で生成する強い引力と一致するか、またはより良いかどうかによって決定される。 物質がこれらの強い分子間力を克服できない特性を有する場合、分子は水から沈殿する。, 一般的な誤解とは対照的に、水および疎水性物質は”反発”せず、疎水性表面の水和はエネルギー的には良好であるが、エントロピー的には良好ではない。
イオン性または極性化合物が水に入ると、それは水分子（水和）に囲まれています。 水分子の比較的小さいサイズ（-3オングストローム）は、多くの水分子が溶質の一つの分子を囲むことを可能にする。 水の部分的に負の双極子末端は溶質の正に荷電した成分に引き寄せられ，正の双極子末端に対してはその逆もまた同様である。,一般に、酸、アルコール、塩などのイオン性および極性物質は比較的水に可溶であり、脂肪および油などの非極性物質はそうではない。 非極性分子は、非極性分子とのファンデルワールス相互作用に従事するよりも、水分子が互いに水素結合することがエネルギー的に有利であるため、水塩化ナトリウムNaClはNa+
陽イオンとCl−
陰イオンに分離し、それぞれが水分子に囲まれています。, その後、イオンは結晶格子から溶液中に容易に輸送される。 非イオン性溶質の例は、テーブルシュガーである。 水双極子は、糖分子の極性領域（OH基）と水素結合を作り、それを溶液中に運び去ることを可能にする。
量子トンネリング編集
水の量子トンネリングダイナミクスは早くも1992年に報告された。 当時、置換基水モノマーの内部回転によって弱い水素結合を破壊して再生する運動があることが知られていました。, 18March2016では、水の六量体の量子トンネリングによって水素結合が壊れる可能性があることが報告されました。 以前に報告された水中のトンネル運動とは異なり、これは二つの水素結合の協調的な破壊を含んでいた。 同じ年の後半に、水分子の量子トンネリングの発見が報告されました。
電磁吸収編集
水は可視光、近紫外線、遠赤外線に対して比較的透明ですが、ほとんどの紫外線、赤外線、マイクロ波, ほとんどの光受容体および光合成色素は、水を通してよく伝達される光スペクトルの部分を利用する。 電子レンジは、食品の内部の水を加熱するために、マイクロ波放射に水の不透明度を利用します。 水の水色は、可視スペクトルの赤い部分の弱い吸収によって引き起こされます。
