​水的特性

水分子看起来很简单，由2个氢原子和1个氧原子构成，但水分子的极性及分子之间的氢键决定了它有许多独特的物理性质：较高的沸点、熔点、比热容等，因此，水是生命得以存在的基础。水在生命活动中有以下作用。

1 水可以缓解温度的变化

温度的剧烈变化会威胁细胞结构的稳定，改变化学反应的速率。因此，温度的相对稳定对生命来说至关重要。

当水被加热时，热能首先破坏氢键，在水温升高很少的情况下，水吸收和贮存了大量的热。反之，当水冷却时，氢键形成，水可以向周围环境中释放大量的热。也就是说，水的高比热容使水的温度相对不容易发生改变（水的比热在液体中排第二位，汞的比热最大），可作为热的缓冲剂，因此，当环境温度变化较快的时候，水的温度变化相对较慢。这样以水为介质的生命体系就可以维持在相对稳定的状态，使生物体少受外界温度变化的影响。

水缓解温度变化的另一种方式是蒸发和冷却。当一种物质蒸发时，剩下的液体的表而就会冷却下来。蒸发热是指在恒定温度下，使某物质由液态转变为气态所需要的热量。水的蒸发热大，能为部分脊椎动物所利用，以汗水的蒸发作为一种冷却机制；同样，对于植物来说，植物叶片通过水分蒸发消耗过多吸收的光能，从而避免温度升高对细胞造成伤害。

2 水是良好的溶剂

水是极性分子，这样带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，水就成了良好的溶剂。不管是糖或是盐，都可以溶解在水中。水的介电常数是溶液中最高的，这就意味着按单位容积计算，没有任何溶剂能比水溶解更多种类和数量的溶质，所以水成为最理想的生物溶剂。由于水是极性分子，它能够促进许多分子分离为离子。这些性质在调挖生物特性如肌肉收缩、神经传导中起很重要的作用。

3 固态水可以漂浮

氢键使水的沸点高达100℃，所以在正常温度下，水是液体，有利于生命活动的进行。水的熔解热最高，这样在临近结冰温度时，温度下降的趋势大大降低，从而防止快速降温到零度以下，这对于地球气温的调节以及水生生物的生存都有十分重要的意义。

水最奇特的性质是在冻结时膨胀。与许多别的物质一样，随着温度的降低，水开始收缩，密度增加，但4℃时随着温度进一步降低，水开始膨胀，到冰点时膨胀更大。因此，当冰形成时，它便漂浮在水面上。对于一个水体来说，当温度下降时，水体从上部开始冻结，在表面形成绝缘层，允许水生生物在冰冻季节生存，维持生命活力。像水的其他支持生命的特性一样，冰的漂浮也是氢键的功劳。与液态水中短寿命的氢键不同，冰中的氢键寿命长得多，每一个分子都与4个相邻的分子之间形成氢键，这样，冰就成为松散的晶体。

4 水的内聚作用

水分子由于氢键而黏在一起。在液态水中，每一分钟，都有相当部分的水分子与其他分子形成氢键。分子之间这种黏附在一起的作用称为内聚作用，在毛细管中，水分子相互拖引使水能上

升相当的高度，这种特性对于根系从土壤中吸收水分很重要。同样地，相邻水分子之间的凝聚力表现出了表面张力，使得水面好像盖上了-层看不见的薄膜，使-些昆虫能在水面上行走。

来源：人教版高中生物学新教材必修1教师用书

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