水的温度为多少时,密度最大?水在4℃时密度最大,是1.0X10^3kg/m^3,高于或低于这个温度时密度要小一点,但不会小太多,通常的计算可以将其忽略。温度升高时,水分子的四面体集团不断被破坏,分子无序排列增多,使密度增大。这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡,因此,在4℃时水的密度最大。
水的物理性质:
在1atm下水的沸点为100℃.
水的凝固点:1atm下水的凝固点为0℃.
水的密度:4℃水的密度最大,为1g/ml.
水的比热:1k cal/g ℃,比一般物质大,因此水比其它一般物质温度较不易变动.
水的化学性质:
水为良好溶剂:
重水:自然界水中含极少量重水.
水当作反应物:
水与碱金属作用,生成氢气和氢氧化物.
水与大部份金属氧化物作用生成碱性氧化物.
水与大部份非金属氧化物作用生成酸性氧化物.
水的离子积:水为极弱电解质,其温度越高,水的离子积之值越大.
4度时水的密度最大
和氢键有关
液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等,当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以(H2O)2缔合分子形式存在,分子占据空间相对减小,此时水的密度最大.如果温度再继续升高在3.98℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了.水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),如图所示.这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小.
另外,拆散缔合分子需要消耗一定的能量,这也足以说明为什么水有较大的比热的缘故
这里所说的“缔合分子”就是因为氢键而形成的.
氢键形成的主要原因是阴离子夺取电子的能力很强,使非同分子的氢原子也向它靠近,它是一种比分子间作用力强的多的力,因而可以使很多分子集中在一起,形成超大规模的分子集团,可使物质的融沸点升高.
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以4℃为分界线,此时水的密度最大,为1.0×10³Kg/m³。在其他温度时,水的密度都要低于这个数值。
大于4摄氏度时,水的密度随温度的升高而减小
小于4摄氏度时,水的密度随温度的降低而减小(包括低于0℃时水结晶变成冰的状态,温度越低,冰的密度越小)
水是地球上最常见的物质之一,是包括无机化合、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作用。
人们都说水是生命之源,我们要节约用水,保护水资源。,
水在4℃时密度最大,是1.0X10^3kg/m^3,高于或低于这个温度时密度要小一点,但不会小太多,通常的计算可以将其忽略。
水在4℃时密度最大,是由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的研究,证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%、因此冰的密度较小。
水溶解时拆散了大量的氢键,使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子),故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不象冰中那样固定,H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样分子间的空隙减少,密度就增大了。
温度升高时,水分子的四面体集团不断被破坏,分子无序排列增多,使密度增大。但同时,分子间的热运动也增加了分子间的距离,使密度又减小。这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡,因此,在4℃时水的密度最大。过了4℃后,分子的热运动使分子间的距离增大的因素,就占优势了,水的密度又开始减小。
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