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水的最高密度為 4 是由水分子之間氫鍵締合的特殊結構決定的。 根據最近的X射線研究,已經證明冰具有四面體晶體結構。 這個四面體是由氫鍵形成的,氫鍵是一種開放的弛豫結構,因為五個水分子不能佔據所有四面體的體積,而冰中的氫鍵將這些四面體連線成乙個整體。
這種由氫鍵形成的定向有序排列空間利用率小,約佔34,因此冰的密度小。
當水溶解時,大量的氫鍵被分解,使整體被分成四面體基團和散落的較小“水分子基團”(即一些由氫鍵結合形成的伴生分子),因此液態水不再像冰一樣完全有序,而是具有一定程度的無序排列, 也就是說,水分子之間的距離不像在冰中那樣固定,H2O分子可以從乙個四面體進入另乙個微晶。這樣,分子之間的空隙減少,密度增加。
當溫度公升高時,水分子的四面體基團不斷被破壞,分子的無序排列增加,從而密度增加。 但與此同時,分子之間的熱運動也增加了分子之間的距離,從而降低了密度。 這兩個相互矛盾的因素在 4 點鐘位置達到平衡,因此,水的密度在 4 點鐘位置最高。
4後,分子的熱運動增加了分子之間的距離,水的密度又開始降低。
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水的密度。 溫度越低,體積越小,密度越大,而水的體積最小,密度最高,為4,為1kg·m-3
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4攝氏度。 水在低溫下形成氫鍵,導致體積膨脹,高溫下發生熱膨脹,而4攝氏度恰好是兩種效應的極點,因此密度最高。
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水是最奇特的物質之一,它是一種異常膨脹!! 密度最大,為 4 度。
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4.原因是水的微觀結構比較特殊。
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水的密度最高,為4攝氏度。 我們常用的水密度是指4度時的水密度,即1000kg m3。 一般來說,大多數物體都具有熱脹冷縮的特性,溫度越高,物質密度越小。
但水是個例外,它的熱膨脹也是膨脹的,只有4倍是最小的體積。 高於 4 或低於 4,交易量擴大。 這種現象被稱為“異常膨脹現象”。
如果將一定質量的水從0加熱到10,則水的體積先減小後增加,4是轉折點,此時體積最小,密度最大。 水的這種奇特特性在自然界中很容易看到,例如當河塘中的水在冬天結冰時,總是從水面開始。 也就是說,首先,河面水溫下降到0,下面的水溫高於0,溫度從上到下逐漸公升高,河底溫度在4左右,密度逐漸增加,河底密度最大。
正是因為水的這種奇特特性,才出現了“人在冰上行走,魚在冰上游動”的自然景象。
到目前為止,對水分子的研究還不充分,對水的異常膨脹也沒有統一的解釋。
水的這種特性會給人們的日常生活造成一些損失,比如水結冰時體積膨脹產生的力,足以破壞水管、水泥件等。 當然,對人類也有好處,特別是在保護魚類和其他水生生物方面。
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水的物理性質:
1ATM時水的沸點為100
水的凝固點:1atm以下的水的凝固點為0
水的密度:4 水的密度最高,為1g ml
水的比熱:1kcal g,比普通物質大,因此水的溫度比其他一般物質更不容易變化。
水的化學性質:
水是一種很好的溶劑:
重水:自然界中的水含有非常少量的重水。
水作為反應物:
水與鹼金屬反應生成氫氣和氫氧化物。
水與大多數金屬氧化物反應形成鹼性氧化物。
水與大多數非金屬氧化物反應形成酸性氧化物。
水的離子產物:水是一種非常弱的電解質,其溫度越高,水的離子產物越大。
水的密度最高,為4度。
它與氫鍵有關。
液態水,除了含有簡單的水分子(H2O)外,還含有締合分子(H2O)2和(H2O)3等,當溫度為0時,水不結冰時,大部分水分子以(H2O)3締合分子的形式存在,當溫度上公升到(H2O)2締合分子時,分子佔據的空間相對較小, 而此時水的密度最大。如果溫度繼續上公升到這個以上,一般物質的熱膨脹和冷收縮定律將占上風。 當水溫降至0時,水結冰,當水結冰時,幾乎所有的分子都結合在一起,成為乙個巨大的締合分子,而水分子在冰中的排列方式是每個氧原子有四個氫原子作為近鄰(兩個共價鍵,兩個氫鍵),如圖所示。
這種排列導致了開放的結構,這意味著冰的結構中存在較大的空隙,因此在相同溫度下,冰的密度與水的密度成反比。
此外,分解相關分子需要一定的能量,這足以解釋為什麼水的比熱很大。
這裡所指的“締合分子”是通過氫鍵形成的。
形成氫鍵的主要原因是陰離子具有很強的抓取電子的能力,使得非均相分子的氫原子也靠近它,它是一種比分子間力強得多的力,使許多分子可以集中在一起形成乙個超大分子基團, 可提高物質的熔點和沸點。
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問題是不正確的:耐溫性或度數如何與密度相關?
應改為水的密度與溫度的關係。
我們知道,通常物體具有熱膨脹和冷收縮的性質;
水很特別:有“異常腫脹”即在0-4時,熱量收縮膨脹,此時溫度公升高,水的密度增加; 高於4是正常的,溫度公升高,水的密度降低。
因此,魚可以在寒冷的冬天生存。 因為從下到上,溫度從4降低到0(冰水和橙色介面),然後是冰。
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