水的性质和用途有哪些（附化学方程式）-钰翎珑科普网

水的性质和用途有哪些（附化学方程式）

龙九 • 2022年8月22日 pm10:11 • 综合

水所具有的性质使其在工业中是一种理想的介质

尤其适用于换热

但水具有“万能溶剂”的性质

还带来了许多问题

例如结垢，腐蚀等

水的营养成分还会孳生微生物方面的问题

从而达到认识水的物理和化学特性

对寻求解决上述问题的途径至为重要

水是否纯净

从严格意义上讲，不存在从自然或人工合成的化学物质纯度高。水中杂质含量一般以毫克/升表示。如河水中通常含总溶解固体约150mg·L~（-1），对应不纯净度0.0。水中杂质含量也常以ppm表示，即万分之一。

水中凡是不属于水分子（H2O）的物质，均界定为杂质和污染物。水处理中最主要的工作是对这些杂质及污染物进行分析，并针对不同应用场景制定标准及可以接受水质范围。水中溶解物质大致可分为无机盐与有机物两大类，绝大多数是无机盐。

水中电解质

水中溶解矿物质，它被分解成阳离子，阴离子在水中游离。一般情况下，矿物质在水中溶解度会随温度上升而上升，如NaCl、K2SO4也遵循这一定律。但有一种不可忽略的特例就是CaCO3、CaSO4等硬石膏，这些硬石膏对水的溶解度（反向溶解度）随温度的增加而减小。下图：

另外，溶解在水中的矿物质使其导电性强，冰点下降。

水中的胶体物质

在水中，有一类物质不溶于水，而是以极小的颗粒形式（略大于离子和分子）均匀分散于水中，我们称之为胶体。

胶体能以颗粒形式分散于水中是因为其极大的表面电荷质量比。几乎任何物质都带有表面电荷，而胶体因为颗粒极小，所以比表面积显得很大，因而其表面电荷的互相排斥力，使其能稳定地分散于水中。

水中的溶解气体

跟矿物质一样，气体也溶解于水。根据亨利定律，在一定温度下，气体的溶解度跟压力成正比。跟矿物质一样，每一种气体在水中的溶解度也是有限的。空气大致是由20%的氧气和80%的氮气组成，在一个大气压（101.35kPa）和日常温度下，氧气在水中的浓度大约为10mg/L，氮气约为15mg/L。不同于大多数矿物质在水中溶解度随温度升高而升高的特点，气体在水中的溶解度随温度升高而降低。

有一些气体与水会发生化学反应。比如，二氧化碳跟水反应生成碳酸，碳酸又进一步电离出氢离子和碳酸氢根离子，如下反应式（1），其他气体，包括二氧化硫、硫化氢溶解于水中都会电离出氢离子，形成弱酸。

CO₂+H₂O<===>H₂CO₃<===>(H+)+(HCO₃-) （1）

相反的另一面，氨气则会在水中电离，形成弱碱，如下反应式（2）

NH₃+H₂O<===>NH4OH<===>(NH4+)+(OH-) （2）

两个反应式都是可逆的平衡方程式，也就是如果加入更多的气体，反应向右进行，如果加入酸，反应式（1）将向左进行，加入碱，反应式（2）将向左进行。

水中的有机物

有机物是一个广泛的分类，包括天然的和合成的（通常由碳、氢和氧组成的分子）。所有生命物质都是由有机物构成的，大部分的合成化学物质也是有机物。有些有机物极易溶解于水（如糖、酒精），有些则极难溶解于水（如塑料）。

水中的有机物，大部分都属于有害的污染物。有机物会在水系统中沉积，作为营养物质滋生微生物也会造成沉积。某些有机物，即使在水中的浓度小于1mg/L，都会造成严重的问题。得益于技术的发展，现在我们可以分析水中浓度在ug/L水平的有机物（也即是1ug的物质在1升的水中），相当于在轨道卫星上找到在地球赤道上的一个瓶盖。

水中有种类繁多的有机物，有来自于自然界的和人类活动的。想要测定水中的特定有机物，需要使用特定的分析方法，如多氯联苯（PCB）和有机卤化物（AOX）分析。生化需氧量（BOD）和总有机碳（TOC）测试常常用来分析水中的有机物含量，是反映水中有机污染物含量的一个综合指标。

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