Среди необозримого множества веществ вода занимает совершенно особое место. И это надо понимать буквально. Почти все физико-химические свойства воды — исключение в природе: она действительно самое удивительное вещество на свете. Удивительное не только многообразием изотопных форм молекулы и не только надеждами, которые связаны с ней как с источником энергии будущего. Она удивительна своими самыми обычными свойствами.
Не будем ставить под сомнение закон. Вода — редчайшее, и, может быть, уникальное исключение из правил. Пожалуй, нет вещества более удивительного и загадочного, чем обыкновенная вода. Но объяснить до конца причины этого пока не удается, хотя понятно, что загадки воды спрятаны в строении ее молекулы и межмолекулярной структуре.
То, что обычная вода представляет собой еще весьма плохо изученное вещество, объясняется не только сложностью и неопределенностью ее структуры, но и тем, что это жидкое вещество. Значительно легче, нежели жидкое, исследовать твердое вещество или газ, так как в первом молекулы четко упорядочены, а во втором — они слабо взаимодействуют и обладают большой свободой передвижения. Ответа на вопрос: почему существуют две формы конденсированного из газа состояния вещества — жидкое и твердое, — близкие по плотности и энергии межмолекулярного взаимодействия и колоссально отличающиеся по кинетике межмолекулярного взаимодействия, пока еще нет. Не создано теорий, которые адекватно описывали бы жидкое состояние. Не разработана также теория плавления — перехода от порядка к беспорядку в системах с близкими плотностями и энергиями межмолекулярного взаимодействия. Поэтому, например, лед изучен лучше, чем вода. Не получена в лабораториях и абсолютно чистая вода, ее свойства до сих пор остаются загадкой.
Свойство |
Аномалия |
Значение |
| Летучесть | Наименьшая среди соединений водорода с элементами подгруппы кислорода | Существенна для физиологии клетки: медленное снижение влажности различных материалов. |
| Скрытая теплота плавления и испарения. | Наиболее высокая из всех твердых и
жидких веществ, за исключением аммиака; с
повышением температуры несколько снижается (до
40 °С), затем — возрастает |
Термостатирующий эффект в технологических процессах, перенос тепла водными течениями в природе, способствует сохранению постоянной температуры тела |
| Температура замерзания | Наиболее высокая, за исключением аммиака | Термостатирующий эффект в точке замерзания. Очень важна для сохранения теплового и водного баланса в атмосфере. |
| Температура кипения | Наиболее высокая из всех жидкостей | Большие затраты тепла на испарение в производственных процессах; экономия возможна при утилизации тепла, выделяющегося при конденсации пара |
| Теплопроводность | Наиболее высокая из всех жидкостей | Играет роль в теплообменной аппаратуре и процессах малого масштаба, например происходящих в живых клетках |
| Поверхностное натяжение | Наиболее высокое из всех жидкостей | Существенно для физиологии клетки, определяет поверхностные явления в технологии |
| Диэлектрическая проницаемость | Наиболее высокая из всех жидкостей | Оказывает существенное влияние на диссоциацию электролитов |
| Растворитель | Растворяет многие вещества в больших количествах, чем другие жидкости | Используется в технике как основной растворитель, связывает между собой явления физические и биологические |
| Плотность | Наибольшая при +4 °С | При замерзании водоемов, нижинй слой воды, как наиболее тяжелый, находится при температуре +4 °С. При этом не замерзает и вода в живых организмах. |
| Вязкость | Уменьшается при увеличении давления | Обеспечивает большую подвижность глубоко в недрах планеты, где давление достигает огромных значений. |
| Удельная теплоемкость | Наиболее высокая, за исключением аммиака и водорода. |
