奇怪的液体

王东梅

水是地球上分布最广的液体，然而，它也是最奇怪的一种液体。

水与生命

水和地球上的生命有不可分割的关系。地球上的生命是在大约三十亿七千万年前，在温暖的海水中出现的。随后，生物以各种不同的形式不断的进化，其中一些生物就爬上了陆地，经过漫长而复杂的过程，有一支就进化成了人类的祖先。人类和生物都与海洋有着密切的关系。人体细胞周围的液体和海水的成分非常相似。水份在人体内的比重很大，约为成人体重

的60%。

一般人都知道，水在结冰时，体积膨胀，比重减小。我们夏天吃的刨冰冰块总是浮在水面上。在冬季，水管有时会冻裂，石头也会冻裂，这是因为水在受冷结冰时，体积膨胀所致。

你可曾想过，要是冰比水重，会产生什么后果呢？如果湖泊和海洋中的冰块比水重，冰就会沉入海底，并逐渐地积累起来，而且海底的冰块也不会融化，因为只有海面晒到日光时海水才是温暖的，而日光照不到寒冷的、冰冻的海底深处。这样，海底的冰越积越厚，最后结成一个大冰块。其结果是，不仅会使地球上现存的生物死亡，而且，当初在地球上也不可能出现生命。

水的透明性，使紫外线得以穿透，促使在海水中发生光化反应，原始生命就是在这种条件下出现的。紫外线虽然有助于产生原始生命，但它对地球上生物的生存却有致命的危险，幸亏后来的地球高空中，氧原子在紫外线辐射的作用下，形成了厚厚的臭氧保护层，阻挡了大部分紫外线，地球上的生物才能安然无恙。

由于水具有透明性，所以它本身能经受住日光无限期的照射而不会变化。只有太阳辐射中波长极短的射线才能把水分解，但幸亏这些射线照不到地面上来。另外，水受热后也不会变质。地球上，有一部分水处于地亮深处，那里温度很高，但是不管经受多高的温度，从地下抽上来的水毫不变质。水的这种特点对地球生命的发展，当然是十分有利的。

奇异的特性

大家知道，水的沸点是100℃。这虽然是个常识，但很少有人注意到，它是很不正常的。水是氢和氧的化合物，它的分子式是H2O。分子式和水相似的同族化合物有硫化氢（H2S）、硒化氢（H2Se）和碲化氢（H2Te）。它们的沸点分别为-63.5℃，-41.5℃和0℃。按照各同族化合物沸点的这个分布规律看，水的沸点应当低于-63.5℃。如果是这样，在地球上，在通常的温度下，只有水蒸气，而不可能存在液态的水。但恰恰因为水具有这种不正常的沸点，地球上才有生命。

纯净的水是绝缘体，但当水中含有盐类时，它就变成了导体。可是奇怪的是，在某些条件下，纯净的水却比任何含盐类的物质都富于导电性。

水是一种强有力的溶剂。许多物质，无论气体，液体或固体，水都能兼收并蓄，加以溶解。由于它有溶解物质的本领，所以地球演变中水是侵蚀现象的主要角色，而且它还在冰冻时涨裂岩石，更进一步加速了侵蚀的过程。

由于水不仅把它所溶解的有益于生命的物质输送给生物组织，同时把废弃的东西排泄出去，帮助生物完成新陈代谢，从而维持生命。

细嫩的植物茎叶，为什么能够挺立不倒呢？应当归功于水。原来水对植物枝叶的形态起着重要的作用。它有些像橡皮胎里面的压缩空气。橡皮轮胎之所以坚挺，一方面是由于轮胎本身的弹性，另一方面则是依靠轮胎里面高压空气的支撑作用。水在植物的细胞里面，也是处于极大的高压之下的，因为水中溶解物分泌时，能产生水静压。

在标准大气压下，4℃的水密度最大。世界上有几百万种不同的液体，但只有三种液体具有上述怪异的特性。

其它特性

水的比热特别高。水的溶解和蒸发的潜热也非常之高。由于这原因。地球上的水起着积蓄热能的巨大作用，它能够缓慢地吸收和释放太阳的热能，从而起到了调节地球气候的作用，避免了地球表面温度的骤变。同样地，在生物有机体内，水也能缓和新陈代谢反应所产生的热效应。

水的表面张力特别强。表面张力就是液体表面分子之间的相互吸引力。它使水能够沾湿其它固体，也使它能在毛细管中向上爬升，毛细管直径愈小，则水爬升得越高。这一点对生物输送营养物，对地面表层与大气以及植物根部中的水的流动，极为重要。

当水的温度降低到该结冰的程度，而仍旧保持液体状态时，就发生了所谓过冷现象。云或雾中过冷状态的水，遇到寒冷物体时，就会产生雾淞，这时它立即变成固体，使那物体包上一层薄冰。过冷现象也是水的一种特性。过冷的水，其温度可低达-40℃。

水还能直接从气体变成固体。霜是大气中的水蒸气，碰到低于0℃物体时直接变成的极细的晶体。雪是水气在空中直接凝华所致，晶型呈六角形。据统计，雪花竟有四千多种不同形状。

同素异形冰与过热水

在20，000～25，000大气压力下，水的体积并不會缩小，但当压力超过上述限度以后，水的分子间的距离开始缩短，水的体积就缩小了。水在高压下逐步缩小体积，最后就形成好几种同素异形的冰。科学家把这几种冰用罗马数字加以编号，因为它们和普通的冰不同，它们比液体的水密度更大，在100，000个大气压之下的Ⅶ号冰，其溶点为360℃，这已接近水银的沸点了。

我们虽然对水的奇异特性有了不少了解，但科学家们正在利用新颖的技术，继续对水进行深入的研究，因为我们对许多问题没有弄清楚，尤其对水在过热和过冷状态下的习性，所知甚少。

过热的液体，即是指该液体在温度超过沸点后，仍旧保持液体状态的现象。当这种过热液体在最后变成气体时，它所积聚的热能急骤释放出来，就会产生危险的爆炸。当然，从事能源研究的工程师们，对这种现象是很感兴趣的。在这方面他们搞过一种试验，让一滴水在一个大气压力下，通过一根硅酮油柱，上述油柱的温度可以逐步升高。当油柱温度超过100℃时，水滴本来应当蒸发了，但它却继续向上爬，直到温度上升到280℃时，才突然爆炸而消失了。可见水在上述高温时，其热容量已达到极端高的数值，因为理论上的热容量极限是在324℃。

另一方面，专家们对水的超冷现象也在加紧研究。此外晶体状态的水，也是新的研究领域。说不定研究的结果将会证实目前的一些科学假说。

（责编：刘倩玮）