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假如水不是这样的……

阅读:981 次  我要评论(0)  收藏  2010/4/27 15:42:45
        五十多年前,顾均正先生说过:水是有皮的。怎样证明水是有皮的呢?这使我联想起杭州的虎跑泉,游客常常喜欢在虎跑泉水上面放一枚铝币,许多旅游者由于看到自己的铝币浮在水面而感到高兴。可是,水的皮很薄,只有一个水分子那么厚,弄不好,铝币还没有浮在水面,就沉没到泉水下。因此,虎跑泉头可以看到许多亮晶晶的硬币。如果你要亲自看一下水有皮的表现,还可以用滴管或者针筒,把水滴在硬币上,你可以看到水在硬币上堆高,而不容易溢出的现象。
那么,水有皮同我们有什么关系呢?可以这样说:假如水没有皮,地球表面就可能没有液态水,地球也就不能称其为“水球”,人类也就不是现在这个样子了。
       从水有皮的试验来看,水是能够粘在一起的。这说明水分子一定有一个互相团结的力量。化学家们发现每一个水分子都生有纤弱的手--氢键。氢键虽然力量不大,但它能把水分子互相拉起来。相比之下,同样是氧族元素里的硫,生成的硫化氢和水就大不一样。由于前者是没有氢键的,它的沸点是摄氏零下61度。可是水的沸点是100℃,可见,要把团结在一起的液态水变成单个的水分子并不容易。假如水没有氢键的作用,那么水的沸点也可能是摄氏零下60多度,地球上的水在室温下都成了气体,跑到天空中去了。
       水的氢键使液态水具备了许多特殊的本领。一个水分子能将邻近的四个分子吸引在自己的周围,形成一个四面体构型。水同其他的液体不一样,把水冷却到4℃时,水的密度增加到了顶点,再冷却下去,水分子开始扩散,到0℃时,水凝固了,水分子之间展现出散开的晶格,体积增加了10%。水凝结成冰时,产生一种“开口”的六角形分子。冰结构中有较大的“空隙”,使得冰的密度比水的密度小。正因为如此,冬天里的河流结冰,都是在水上面凝结起来的,而要凝结成厚冰,也不容易,故有“冰冻三尺,非一日之寒”的说法。而且,即使真的有三尺厚的冰结起来了,冰层下面还是有水托着。敲开三尺厚的冰层,下面照样有一个生机勃勃的生物世界,人们还可以从水中钓上鱼来。假如水同其他物质一样,自下而上地结出固态冰来,那么,海洋生物以及许多河流中的水族都要遭殃了。严冬季节,再也不能在河流、池塘里破冰钓鱼了。
       水有了氢键的维护,使水分子团结在一起而不易分开,其结果使水产生表面张力(有皮的表现),同时其熔点、沸点、比热等都非常高。水有较高的比热,说明破坏氢键需要较大的能量,当温度升高,氢键的数量减少,甚至在100℃,仍有足够多的氢键使得水的蒸发热大于任何其他液体的蒸发热。这样海水才不容易被太阳烤干,地球上的气温才能比较稳定。假如水没有较高的比热,地球上的气候会变得难以想象。也许会像月球那样,在嶙峋岩石满布月球表面的情况下,由于没有水,月球表面的温度可以从-150℃升高到+120℃。同样道理,地球上的沙漠地带,砂石的比热小,升温和降温的速度比水快得多,所以昼夜的温差大。而在海洋周围地区,水起到温度调节作用,温差较小。特别是临近海洋的某些地方,年温差只有摄氏10℃左右。
水的比热高,对人体也极为有利。人们在发热或者出汗时,皮肤帮助蒸发汗水,带走热量,使人体降温。水成了人体的冷却剂。由于水的比热高,升温和降温都不容易,才使人体的温度能够稳定在37℃左右。假如水的比热偏低一些,人的体温随着外界气温的变化而产生较大的变化,这样,人一定会受不了的。其他生物也一样的会难以忍受。
水,是人类的朋友,只要我们仔细地想一想,她是多么富有魅力!
       假如水不是正、负极性很强的话,世界上千家万户的微波炉都会失去效用,成了一堆废物,只好扔入垃圾箱。因为水在电学上是一种正、负极性很强的有极分子,化学家称它为偶极子,微波炉产生的电磁辐射能在穿过食物时,使水分子产生振动,振动产生热,才能煮熟食物。可见,微波炉对绝对干燥的食物是不起作用的,它只能依靠水来达到烹调食物的目的。
有人说,水是“万能溶剂”,这未免过奖了。有句笑话说,有什么容器能盛放“万能溶剂”呢?无论是高分子材料,或者是金属型器皿,都可以盛放水,这说明水是难以溶解它们的。不过人们看到水对离子型化合物的溶解本领确实很大,这要归功于水的高介电常数。水的介电常数在25℃时为78。5,是所有液体中最大的。换句话说,水在降低正、负离子间吸引力方面,能力很强,使得许多离子型化合物一遇到水,就招架不住,只好溶解在水溶液里了。被溶解的离子还会与水分子作用,形成水化离子,同时放出热量,这也是水能溶解离子型化合物的本领之一。假如水没有这样大的溶解本领,人们就会失去好喝的水。生活的经验告诉我们,味美可口的水是含有矿物质、氧气、二氧化碳且硬度适中,以及水温低于室温的水。这些水无论是天然的泉水、地下水、优质的浅井水,或者是采用现代科学技术制造出来的矿泉水,全仗于水的溶解本领。否则,我们只能喝到淡而无味、缺乏营养的纯水。
      假如水不是这样的,没有皮,不是呈角分布,没有极性,没有氢键……,天上就会没有云彩,地上没有河流,冬天没有美丽的雪花,夏天没有雷雨闪电,地球不再是一颗水行星,人类就没有那么幸运了。
水是可宝贵的,珍惜水吧!
 
     来源:整理  编辑:cqh888  返回顶部  关闭页面  
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