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為什麼水在４度的時後密度最大？

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水 名稱 溫度(°C) 密度(g/cm3) 冰 0 0.9170 水 0 0.9999 4 1.0000 15 0.9991 25 0.9971 100 0.9583 一、水的性質： 1.水是構成生命的主要物質之一，為無色、無臭、為味的液體。 2.水在1大氣壓時，凝固點為0°C，沸點為100°C。 3.水在4°C時的體積最小，密度最大。故將1atm、4°C時水的密度定為1g/cm3。 4.水在固相或液相時，具有很高的比熱，能調節大氣的溫度，避免溫度變化過大。 5.水具有極高的汽化熱(539 cal/g)，可調節氣候，維持水溫和大氣間熱量與水蒸氣之轉換平衡。 6.水是一種很好的溶劑，可以溶解很多的物質，在生物體中擔任輸送營養和廢棄物的介質。 7.水的化學式為H2O，純水是一種非常弱的電解質，其解離反應式為： H2O H+(aq)+OH-(aq) 25°C時，純水中所含的氫離子和氫氧根離子的濃度為 [H+]=[OH-]=10-7M 8.水和金屬氧化物反應生成鹼性物質： K2O(s)+H2O(l) → 2KOH(aq) CaO(s)+H2O(l) → Ca(OH)2(aq) 9.水和非金屬氧化物反應生成酸性物質： SO3(s)+H2O(l) → H2SO4(aq) P4O10(s)+H2O(l) → 4H3PO4(aq)

其他解答:

全世界最獨特的物質 水是一種非常有趣的東西，自然界的物質都遵守著物理與化學的自然規律，惟獨水不遵守。水的特性讓許多科學家「跌破眼鏡」。水是最平凡又是最奇妙的東西，至今仍使許多聰明的人百思不解。不過幸好水不遵守自然界的常規，否則所有的生物都無法生存。例如自然界的常規是溫度愈低，物質的密度就愈大，但是水的密度在4℃時最大，水由4℃到0℃，溫度降低，密度反而減少。如果水的密度是0℃最大，在冬天時，所結的冰會沉到水底，而表面的水又會繼續結冰下沉去，如此整個海洋、湖泊、河川從水底到水面都會結成冰塊。沒有一條魚、沒有一株水草，能夠生存在冰塊裏，整個水域會變為毫無生命氣息的地方。 但是事實不是這樣，冰的密度比4℃水的密度小，所以水結冰時是浮在水面上，不會沉到水底去。水面上結了冰就會隔絕水與冷空氣的接觸，因此冰結到某一個厚度後就會停止。這樣冰天雪地的南北極，企鵝仍然可以在冰塊底下找到豐富的魚群為食物。為什麼水會有這種奇妙的特性，幫助生物的存活呢？這是科學家無法回答的問題。全世界只有水有這種特性，其它物質都沒有這種特性。 維護地球的生命 最早發現水在4℃時比重最大，以致於能挽救地球上的生物免於浩劫，是兩個英國的科學家威韋爾（William Whewell）與伯勒特（William Prout）。威韋爾是一個礦物學家，他把水與冰的變化，當成一種礦物不同型態的轉換去研究，但是冰的密度又比常溫水的密度大，所以在水的冰點0℃與常溫（20-25℃）之間，一定有一個水溫其密度為最大，他認為這是一個讓地球的生物能夠渡過寒冬的關鍵。 威韋爾把這個想法告訴另一個傑出的科學家伯勒特。伯勒特是一個醫生，但是他對生理化學研究的熱忱，比對病人量溫給藥工作更感興趣。伯勒特雖然被認為是不務正業的醫生，但是他是世界上第一個發現「動物的胃內，含有鹽酸，能夠幫助分解吃進去的食物。」，也是首先提出「人的尿裏含有尿酸」，並且能由尿酸中提出很純的尿素。更又趣的是，他分析了許多的食物，發現食物的花樣雖多，但其成份不外乎「水、脂肪、碳水化合物，與蛋白質」四種。 威韋爾找對人了 當時威韋爾三十九歲，擔任劍橋大學教授，伯勒特四十八歲，還在醉心於尿的研究。兩個不同領域的人合作，礦物學加上生理化學，迸出了人類自然科學上重要的發現。在一八三三年兩人提出「如果冰的密度比水大，萬物將難以存活。」並且進而提出：「水的這一個特性，是我們在自然界裏所發現最特別的，其他的物質都沒有這種特性。水的這一個特性，是一種特殊的設計，為要達成讓生命能夠存在的目的。這個特性與水分子的結構有關，這是出於那位神聖創造主的美意。」這一段話，成為後來水為維持生命所需的依據。後來物理學家焦耳（James Prescott Joule）以更精密的實驗，印證他們發現的正確。 一九００年另一個化學家蘇斯連（Sutherland）提出：「水的結構是（H2O）n，當水在100℃沸騰時，n=1，水是以一個、個互不相連的水分子存在。當溫度降低時n值就增大，4℃時n值最大，比重也最大。但是溫度小於4℃時，水分子逐漸結成為六角形的晶體結構。到0℃結冰時，n=6，成為六角形晶體。由於六角形晶體水分子之間有較大的空隙，所以水在結冰時，密度反而比4℃時低。」蘇斯連的解釋，對於水的特性又有進一步的認識。 平凡裏的不平凡 到了二十世紀，美國加州柏克萊大學的化學教授魯易斯（Gilbert Newton Lewis）提出「共價鍵」理論，水分子是一個氧原子與兩個氫原子所構成的，由於氧原子比氫原子更具吸引電子，所以共用的電子較接近氧原子，氧原子呈現負電性，氫電子呈正電性，由於水分子有兩個氫，所呈現的結構稱為「電雙極」。 水不是自然界唯一有電雙極的物質，但是，水分子的兩個氫鍵卻有一個最特殊的夾角105°，沒有任何物質的鍵結有這種角度，一般是180°，120°，只有水分子有105°，這使得水分子的電雙極特別強。水因為有電雙極容易與其它化學物質結合，所以水是最佳溶劑。電雙極之間有很大的吸引力，所以水的沸點高，表面張力也大。魯易斯逝於一九四六年，他寫的「原子與分子的鍵結與結構」（Valence and the Structure of Atoms and Molecules）是二十世紀化學經典之作，但是對水分子為何含有105°的夾角，仍然無法解釋。 一九五三年，科學家金?湯普遜（Thompson King）寫道：「水是地球上所有生命的必需品，是每天生活的必用物，是最廣被使用的物質，也是最普通的東西，卻是人類最不瞭解的。」 這一切都是在水有那特殊的105。水能保護地球上一切生物，甚至宇宙上任何一個星球，如果沒有水存在，就不用考慮其上生命存在。嘿！是誰在水分子上動了手腳呢？ ~~~~轉至科學人雜誌~~~~|||||因為水是一種很特別的物質 其他大多數的東西都是熱漲冷縮 只有水是低於4度體積變大 高於4度體積也變大 體積變大密度就會變小 所以水在4度時密度最大|||||以逆向思考的話~低於四度c時~ 水就開始以氫鍵互相鍵結形成中空的水就變成冰!~~所以冰可以浮在水面上~ 所以水在4度c時最大囉!~~86C7C263EA773C1C