水的独特物理化学特性

水是地球上最普通却又最神奇的物质，就是这样一个由两个氢原子和一个氧原子组成的简单分子，却拥有许多令人惊叹的特性。氧原子就像一个小磁铁，比氢原子更容易抓住电子，这让水分子的一端带负电，另一端带正电。正是因为这种电荷分布不均匀的特点，水分子之间会相互吸引，形成一种叫作氢键的化学键。这些氢键看似微弱，却决定了水的诸多独特性质。

如果没有氢键，水在常温下就会变成气体飘散到太空中，地球将变成一颗干燥的死星。氢键让水具有了异常高的沸点，使得水能够在地球表面以液态形式存在。氢键还赋予了水极高的比热容，这意味着水能够吸收或释放大量热量，而自身温度变化却很小。夏天的午后，混凝土地面烫得能煎鸡蛋，而旁边的湖水却依然清凉；冬天，土地早已冻硬如石，湖水却还在缓缓流淌。水的这种特性使地球的温度变化相对平缓。

水还有一个违反常识的特点：结冰后反而变轻了。在一般经验中，物质冷却后通常会收缩变重，但水恰恰相反。当温度降到0℃以下时，水分子排列得更加整齐，形成了一种疏松的晶体结构，体积增大了约9%。每当冬天来临，湖泊和河流的表面结冰，但冰层下面的水依然保持液态，为鱼类和其他水生动物提供了温暖的生存环境。如果冰比水重，那么整个水体就会从底部开始结冰，最终完全冻结，水中的生命将无法生存。

水被称为“万能溶剂”绝非浪得虚名。从食盐到糖，从维生素到蛋白质，水能够溶解地球上的很多物质。