水(一种化合物) - 简单百科92e.net

水（英文：water），是由氢、氧两种元素组成的无机化合物，在常温常压下为无色无味的透明液体，分子式为H2O。在自然界，纯水是非常罕见的，通常以酸、碱、盐等物质的溶液形式存在。水是一种可以在液态，气态和固态之间转化的物质。固态的水称为“冰”，气态的水称为“水蒸气”。

水是机体内含量最多的物质，它是维持生命最重要的物质之一，在人和动物体内参与运输、排泄、交换、调节体温及各种生物化学反应过程。植物生命活动中，水分直接参与原生质组成、重要的生理生化代谢和基本生理过程。水广泛存在于宇宙中的各种天体，如行星、卫星、彗星、小行星，只是存在的形态不同。地球上的水资源极其丰富，存在于海洋、湖泊、河流、冰川，以及大气中的水蒸气和在地层中的地下水，其中咸水占97.3%。

水在日常生活中作为居民的饮用水，以及用于烹调、洗涤、冲厕、洗澡等。同时，也广泛应用于工业、农业、食品加工、医药、生物化学实验等行业。水被作为科学标准衡量标准，比如千克、开。水还被用于水力发电、航运、旅游和水上娱乐、防洪、消防、浇洒道路和绿地等。

历史

起源

水的起源问题是一个与天体起源、太阳系的起源、地球起源和生命起源密切相关的问题，它涉及到天文学、地质学、生物学、物理学和化学。人类无法在时间纵向连贯上科学地说明水在地球上的产生过程，学界尚未统一认识。

关于地球上水的来源，有两大说法：自源说和外源说。

自源说

自源说认为地球的水来自于地球本身。对地球的起源，比较科学的看法是：原始太阳是由弥漫的冷固体微粒和气体聚集体演化而来。星际尘埃云团——原始地球，绝大部分是气体，没有水。在原始地球大气中主要是氢和氦，其中氢占63.5%，氦占34.9%。

地球在形成的早期，一方面星云凝聚，另一方面气体固体物质又分开，形成原始大气，并向空中扩散，由于早期地球内部摩擦，陨石撞击，放射性升温，各种元素经历了不同的历程，按化学活动性和物理性质不同，在相互接触中实现着元素的重新分配和组合，重的元素，如铁、，集积地心，密度小的依次从内向外分布，分为地核、地幔、地壳，轻的氢、甲烷、氧、氦等形成包围在外围的次生大气圈。在重力收缩时，密度增大，温度升高，各元素又相互化合，生成各种化合物——矿物。氢和氧形成结合水，含在矿石、溶岩中。与此同时，较轻的活泼气体，相互作用，生成化合物。其中原始地球大气中氢和氧在太阳辐射和雷电作用下生成水，并且不断地有从地球内部喷出的挥发物补给次生大气。

由原生水到今天的水经过漫长的变化和复杂的过程，水质和水量都发生很大变化，地球形成初期，地表上的原生水量比今天要少得多，估计在35亿年前，大约只有今天的1/10。当时地球上陆地面积大，溶岩中含水多，在几十亿年的地质变化中，由于放射热能再度使地球内部增温，致使火山喷发，释放出岩石中的水分，地表水不断增多。这些水汽随地球内喷出的热气流飞散太空，到一定程度时，开始冷却，凝结成水下落。但是，当时地面温度高于100°C，水在半空又被蒸发，地球继续冷却，当温度低100℃时，才落到地上，出现了江河湖泊水体，最后会聚地球低洼处，形成原始海洋。在原始海洋中含有较多的盐酸和二氧化碳，所以早期海洋的水是酸性的，缺氧的热洋。

地球岩石矿物中也含有结晶水和晶格水。结晶水是作物水合物分子组成部分的水，例如五水硫酸铜中的水。晶格水是矿物的晶体格架里面掺杂的少量的H2O水分子。在合适的条件下，这些岩石中的水就会被释放出来。

不过，更大量的水存在于地幔中。澳大利亚地球科学家泰德·凌武德发现了以他的名字命名的尖晶橄榄石，这种矿物质的1.5%是由水分子构成的。在凌武德发表的一篇报告中提到，地幔的过渡层，即“三明治夹层”内具备超高压、超高温等条件，因此那里富含钻石，也符合尖晶橄榄石这种矿物质的产生条件。

外源说

外源说认为地球的水来自外空：彗星、陨石和太阳风。

碰撞到地球的彗星、降落到地球的石陨石，其成分含有一定量的水，一般为0.5%到5%，有的高达10%以上。其中碳质球粒陨石含水更多。球粒陨石是太阳系中最常见的一种陨石，大约占所有陨石总数的86%。降落到地球的陨石把水分带到了地球。另一种外源说认为太阳风到达地球大气圈上层，带来大量的氢核、碳核、氧核等原子核，这些原子核与大气圈中的电子结合成氢原子、碳、氧原子等。再通过不同的化学反应变成水分子，据估计，在地球大气的高层，每年几乎产生1.5吨这种“宇宙水”。然后，这种水以雨、雪的形式落到地球上。

但太阳风形成的水是如此少，在地球45亿年生命史中，也不过形成67.5亿吨水，与现今地球表面的水贮量（包括液态水、固态冰雪和气态水汽）1.3860×1010亿吨相比，不过九牛一毛。这也说明地球的水还是以自源为主。看来地球的水既有自源的，也有外源的，但以自源为主要来源。

研究

地球上液态水形成大约在35～38亿年之间，到15～20亿年前有了现代海洋的特点。

1781年英国科学家亨利·卡文迪许确认氢气在氧气里燃烧生成水。1787年法国科学家安托万-洛朗·德·拉瓦锡通过电解水的实验知道水是由氢、氧两种元素组成，并且又测得了电解出来的氢气和氧气的体积比为2，根据氢气、氧气的密度、原子量，计算得出水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成，将水分子式写成H₂O。

词源

水“液态水”一词，来自古英语wæter，源自日耳曼语，也源于古撒克逊瓦塔（watar）、古高地德语瓦扎尔（wazzar）、哥特式瓦塔（watō）、古教会斯拉夫语voda；与希腊hudor有关。

性质

物理性质

纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。深层天然水呈蓝绿色，溶解了氧气和某些盐类，有甜味。水的特性包括沸点高、蒸发热大、热容高，会发生反常膨胀，是良好溶剂，能不断发生缔合等。

沸点、冰点、三相点、临界点

水在1 atm（101 kPa），温度在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。从0~100℃之间为液体，100℃以上为气体，100℃为水的沸点。三相点的压力p=0.61 kPa，温度T=0.00989℃（即273.16 K）。

水处于为临界点（critical point）时，有许多奇异的性质。首先该点的汽化潜热为零，液态气态转变时主要状态参数都不变，但还有很多参数有突变；其次压力高于临界点时液态气态相互转变是连续的渐变，温度高于临界点时均为气态。水的临界点参数为：pc=22.064MPa、tc=373.99℃、vc=0.003106m3/kg、hc=2085.9kJ/kg、sc=4.4092kJ/(千克K)。

密度

在1 atm（101 kPa），温度为4℃（精确的温度为3.983035℃）时，水的密度为最大，为1 g/cm3（精确的密度为0.9999749 g/cm3），当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1 g/cm3。水和冰的体积与温度的关系有一定的规律，0℃时体积最大，4℃时体积最小，4℃以上随温度增高体积变大。

热物理性质

水的蒸发热为40.66 kJ/摩尔，比其他等电子氢化物都高。在氧、氮族和卤族元素氢化中，蒸发热都随分子量增加而升高，其中水、氨和氟化物的蒸发热则反常的高，尤其是水。

冰的温度每降低1℃，其熔化热大约减少2.09 J/g，如冰在0℃时，熔化热为334.9 J/g；而在-7℃时，只有301.5 J/g。

水的汽化热随温度的升高而减小，例如，水在0℃时，汽化热为2499.5 J/g（0°C的冰变成水汽的汽化热为2792.6 J/g）；而在100℃时为2256.7 J/g。温度为374℃时，汽化热为零。这就是说，这时的蒸汽不再含液态水，叫干热蒸汽。

水的比热规定为16℃时1克水的热容量，其值为4.18 J/(g·℃)。水的比热与温度不成正比关系。水在25℃和50℃时的比热相同，为4.1784 J/(g·℃)。在所有液态和固态物质中，水的比热最大。这是因为水中存在缔合分子，当水受热时，要消耗相当多的热量使缔合分子离解，然后才使水的温度升高。

磁性

水在20℃时的磁化率为7.20×10-7 cm3/摩尔。普通水经磁场处理后，表现出一些特有的物理性质，而化学性质不变。磁场对水的作用和发电机原理相似，磁场相当于定子，运动的水分子和离子相当于转子。例如，水以0.1～1.5米/秒的速度在磁场强度为400～5600安/米的磁场中切割磁力线运动时，水分子的磁矩重新排列，按外磁场方向取向，并且使水分子长键断裂，形成短键结合。溶解在水中的离子受磁场感应而发生形变，减弱反磁性离子的水化作用，增大顺磁性离子的水化作用，静电引力状态发生变化，离子比较容易从磁化水向非磁化水方面流移；改变结晶条件，影响水垢形成。

地球是一个天然磁体，赤道上水平磁场强度为0.31安/米；地球又是一个水球和大部分由水组成的有生命存在的球体，磁场对水的影响，必然引起磁场对生命的影响。即地磁场变化引起生物体内水分子的磁化作用。

极性

水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的，由于在水分子中正负电荷的中心是不重合的，因此水分子是极性分子。与负电性元素形成氢键的能力是水分子极性的重要体现之一，它一方面影响到液态水的结构，一方面还影响到水与固体物料的作用方式。

由于其极性，液态或固态的水分子可以与相邻分子形成多达四个氢键。氢键的强度大约是大多数液体中分子相互吸引的范德华力的十倍。这就是为什么水的熔点和沸点远高于其他类似化合物（如硫化氢）的熔点和熔点和沸点的原因。它们还解释了其异常高的比热容、熔化热、蒸发热和热导率（0.561~0.679 W/(m·K)）。

溶解性

水极溶于乙醇、甲醇、丙酮；难溶于卤代烷烃、脂肪烃和芳香烃、醚类。水可溶解几乎所有接触的固体或气体。

由于水存在极性，水是一种良好的溶剂。当离子或极性化合物进入水中，就会被水分子立刻包围。水的相对分子质量使一个溶质分子可以被多个水分子包围。偶极中偏负电的部分受溶质中的正电部分吸引，而偶极中的正电部分则反之亦然。一般来说，离子，分子和极性分子诸如酸、酒精和盐类比较容易溶解在水中，而非极性分子如脂类、油等有机化合物在水中由于范德华力作用而聚集。

黏度

水是一种最常见的牛顿流体，水的黏度是温度的函数，在20℃时为0.001 Pa·s，温度每增高1℃，水的黏度大约降低2%。

表面张力

在除了汞以外的所有液体中，水具有最高的表面张力，这与水分子的强极性有关。像大多数液体一样，水的表面张力随温度的升高而下降。水在20℃时的表面张力为0.07288 N/m。

电阻率

纯水的导电性很差，但水是一种很好的溶剂，它能溶解大多数盐类从而变成导电溶液。因此，水的导电性与其离子浓度有密切关系。此外，温度的变化对其导电性也有影响。理论上“绝对水"在25℃时的最大电阻率为18.3×108Ω·m。

电导率

不同类型的水有不同的电导率。新鲜蒸馏水的电导率为0.5～2 μS/cm，但放置一段时间后，因吸收了CO2，电导率增加到2~4 μS/cm；超纯水的电导率小于0.1 μS/cm；天然水的电导率多在50～500 μS/cm之间，矿化水可达500~1000 μS/cm；含酸、碱、盐的工业废水电导率往往超过10000 μS/cm；海水的电导率约为30000 μS/cm。天然水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们浓度较低时，电导率随浓度的增大而增大，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。

不可压缩性

水很难被压缩，因为水具有像固体一样的分子间距，水的压缩率很小，体积压缩系数为4.74×10-10 m3/N。

化学性质

pH值

水的pH值为7.0，超纯水在一级水、二级水的纯度下，难以测定其真实的pH，三级水的pH值为5.0~7.5。

氧化还原反应

水分子在通常状况下是很稳定的，但是在高温（≥2000℃）或电流的作用下，水能分解成氢气和氧气。

水在常温下可以和一些化学性质较活泼的金属，如钾、钠、钙等进行反应，从水中置换出氢气。

水与某些非金属也能反应，如水和氧化钙（生石灰）反应生成氢氧化钙（氢氧化钙）。水和非金属单质发生反应：

水能够和氧化物发生反应，生成碱或酸：

水能够辅助生成酸式盐：

水能够和过氧化物、超氧化物反应，生成氧气：

水能够和有机化合物、无机盐发生水解反应：

一般情况下是可逆反应，但是由于水解吸热，所以加热能够促进水解。在加热条件下，上述反应能够进行完全。

水在电解或光照情况下，发生分解：

水的电离

水是一种很弱的电解质，它也能电离：

水溶液中的离子都是以水合离子状态存在的，水电离出的氢离子和氢氧根也是水合离子。水合氢离子可以用H9O4+表示，通常可简写为H3O+。

应用

饮用水

常见的饮用水包括，普通饮用水（自然界可以饮用的水为“淡水”，即河流、湖泊、泉水或地下水；日常饮用的水均来自这些水源，经过过滤、消毒后通过管道输送到用户，即为“自来水”）、矿泉水（从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定量的矿物质、微量元素或其他成分，在一定区域未受污染并采取预防措施避免污染的水）、纯净水（以直接来源于地表、地下或公共供水系统的水为水源，经适当的水净化加工方法，制成的不含任何食品添加剂的制品）等。

工农业用水

农业用水

农业用水，包括农业、牧业、林业、渔业等部门以及农村人畜生活饮用水等。农业灌溉用水是农业用水的主体。它是通过蓄水、引水、提水、地下抽水等工程设施输送给农田、林地、牧地以满足农作物等需水要求的水量。它受当地气候、地理条件的影响，并直接与作物品种、组成、灌溉方式、灌溉面积、灌溉定额、技术、管理水平，土壤、水源及工程设施等具体条件有关，影响因素十分复杂。农业灌溉用水量的多少主要受到灌溅面积、灌溉定额及渠系有效利用系数的控制。

工业用水

工业用水，是指工矿企业在生产过程中用于制造、加工、冷却、空调、净化、洗涤及其它工业生产中的用水。水在工业生产中有多种用途，它是传递热量的介质，是工艺过程的溶剂、洗涤剂、吸收剂、萃取剂，也是用做生产原料或反应物质的反应介质。按工业用水在生产中所起的作用可分为冷却水、空调水、工艺水及其他用水；按工业用水过程可分为总用水、取用水、排放水、耗用水、重复用水；按水源分类，工业用水则包括：河水、地下水、自来水、海水和再生水。按照行业进行分类，可分为钢铁行业、医药行业、造纸行业、火力发电行业等。在整个城市用水中，工业用水不仅比重大，而且用水集中。工业用水是全球水资源利用的一个重要组成部分。工业用水取水量约为全球总取水量的1/4。工业用水量的多少取决于各类工业的生产方式、用水管理水平、设备水平和自然条件等，同时取决于各国的工业化水平。

食品加工用水

水在食品加工中最重要的作用是作为原料。此外，水作为溶剂可以溶解很多物质，起到综合风味的作用，这些物质包括营养物质、风味物质甚至异味和有害物质等。浸涨是高分子化合物干凝胶如淀粉、蛋白质等在水中浸泡引起体积增大的现象，浸涨后的物质比其在浸涨前更容易受热、酸、碱和酶的作用，所以更容易被人体消化吸收。水是食品理想的传热介质，在加热时，受热水分子的运动很剧烈，可以通过水分子的运动和对原料的撞击传递热量。水的反应介质作用，是指水能使其他物质在其中发生反应的作用。有时水还作为反应物质参与反应的进行，如水解反应、氨反应以及面团的发酵等。

日常生活用水

日常生活用水，包括居民生活用水和公共建筑用水，前者指城市中居民的烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水，后者则包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业、学校和机关办公楼等用水。

其他

生物和化学实验室用水的原水应为饮用水或适当纯度的水，一般可分为一级水、二级水和三级水三个级别。在实验过程中，应根据实际工作的需要，选用适当纯度的水。

医药上常用的水可分饮用水及纯水两类，饮用水主要用于某些原料药品的生产工艺中，往往也是生产医药用纯水的原料水。医药用纯水又可分精制水、注射用水、灭菌注射用水等。

国际计量大会规定选择纯水的三相点作为标准温度点，并严格定义它的温度为273.16 K，还定义水的三相点温度的1/273.16为“1 K”。热力学温度的单位开尔文（K）现在是国际单位制中七个基本单位之一。摄氏度规定冰水混合物的温度为0℃；一标准大气压下沸水的温度为100 ℃；把0℃和100℃之间分成100等份，每份为1摄氏度，摄氏度的符号是℃。

在国际千克原器出现之前，质量单位千克的定义为：1立方分米的水在最大密度（4℃）时的质量为1千克。

水还被用于水力发电、航运、旅游和水上娱乐、防洪、消防、浇洒道路和绿地等。

生理作用

水是机体内含量最多的物质，它是维持生命最重要的物质之一。人和动物体内各种生命现象几乎全部在水中进行，包括运输、排泄、交换、调节体温及各种生物化学反应过程。植物生命活动中，水分直接参与原生质组成、重要的生理生化代谢和基本生理过程。

人体

水的需要量

人体对水分的需要量因环境中温度，湿度的变化，工种及劳动强度等不同而有很大的差别。人体为了调节体温、排出代谢废物及维持体内环境的稳定，需要足够的水分供应。水分的来源绝大部分依靠饮水及食物中所含的水，经胃肠道吸收进入体内；仅少量水分由体内代谢过程所产生（通常称为内生水、氧化水或代谢水）。水的排出途径有肾脏、皮肤、肺道、消化道。通常正常人在无明显出汗的情况下，每日排出的水分应在2500 mL左右，最低不应少于1500 mL。

水在体内的分布

体内各组织的含水量并不相同，代谢越活跃的组织含水量越高；稳定而代谢不活跃的组织含水量低。其中含水量最多的组织为脑脊液、血液，含水量最少的组织为骨骼和牙齿的釉质。另外，人体内含水量与人的年龄、胖瘦、性别有关。年龄越小，体内水分含量越高；瘦人体内所含脂肪少，水分含量就高；反之，胖人含脂肪多，体内所含水分就低；同龄的女性体内的脂肪比男性多，含水量比男性低。由下表中可见脂肪含水量为25%~30%，而肌肉含水量为76%。因此肥胖者的含水量较体瘦者或肌肉发达者为少，一般临床粗略估计或计算人体含水量约占体重的60%。

水的生理功能

水在维持组织器官一定的形状、硬度和弹性上起重要作用。体内的水除一部分以自由状态存在外，大部分以与蛋白质、黏多糖等相结合的形式存在。因此，体内某些组织含水量虽多（如心脏含水约79%），但仍具有坚实的形状。

水能维持产热与散热的平衡，1g水在37℃完全蒸发时需要吸收2407J热量，所以蒸发少量的汗就能散发大量的热。水的流动性大，能随血液迅速均匀分布全身。由于水具有这些特性，故有利于体温的调节。

水是生物体内的良好溶剂，很多化合物都能溶解或分散于水中，是摄入人体内的各种营养物质的载体，这是体内生化反应得以进行的重要条件，没有水，其他营养物质就像干涸河床上的泥沙，失去了它们的功能。另外，水的介电常数高，有促进体内化合物解离和促进化学反应进行的作用。水还能直接参与体内的水解和水合等反应。此外，溶解与分散于水中的所有物质，可通过血液循环而运输。可见，水具有重要的运输作用。

泪液、唾液、关节囊的滑液、胸膜腔和腹膜腔的浆液等对于所在部位生理功能起到润滑作用，如防止眼球干燥有利于眼球转动，保持口腔和咽部湿润有利于吞咽、关节转动及减少组织间的摩擦等。

水生生物

世界上的水域中充满着各种各样的生物。光是海洋里就有超过13万种的鱼，另有8400种鱼栖息于淡水中，更有少数的特殊物种，例如鲑和鳗鲡，能往来于这两种环境之间。水生动物也包括丽文蛤和螺等软体动物门，以及蟹和龙虾等甲壳亚门，还有多种哺乳动物、爬行纲和鸟类。在水体中还生长着其他水生生物，主要有浮游植物、浮游动物、底栖动物、附生藻类、微生物和高等水生植物等。

如果天然水域环境恶化，富营养化、湖底淤积会造成鱼类和浮游生物以及底栖动物的多样性下降、水生植被衰退，鱼类的生长速度减缓、鱼类繁殖区域缩小、鱼类小型化加剧。同时，水温是水生生态系统一个重要水质指标，能对水生生物个体﹑种群、群落、生态系统等在不同层次上产生影响，影响水体化学反应速率、溶解氧（DO）含量、水生动植物的生长及死亡。水温变暖还可能间接导致水体营养盐负荷增加（特别是磷），促进藻类大量繁殖，影响生物功能及水质，引起气候诱导富营养化。水温升高对湖泊水质和生态系统具有重要的影响，它直接影响物种及栖息地分布；影响水生动植物的新陈代谢及污染物的毒性，高纬度地区湖泊的冰冻期也将发生变化。

其他生物体

植物

水是植物生命的源泉。水的生理作用是指植物生命活动所需要的水分直接参与原生质组成、重要的生理生化代谢和基本生理过程，可以概括为以下几个方面：原生质的主要组分；直接参与植物体内重要的代谢过程；光合作用的反应底物之一；许多生化反应的良好介质；使植物保持固有的姿态；细胞的分裂和延伸生长的需要。

动物

水在动物体内的作用与人体类似：是动物集团的主要组成成分；是一种理想的溶剂；一切化学反应的介质；调节体温；润滑作用。

饮水量建议

人体每日需水量包括饮水量，需水量的来源除水以外，还包括饮料、食物和身体少量代谢水。平均每日摄入的水均有20%~50%来自食物，其余75%~80%来自水和饮料。一个成年人每天消耗2400kcal的能量需要大约2.4L的水（大约10杯）。《中国居民膳食指南（2022）》中建议足量饮水，少量多次。在温和气候条件下，低身体活动水平成年男性每天需要喝水1700 mL，成年女性每天需要喝水1500 mL。推荐喝白水或茶水，少喝或不喝含糖例料，不用饮料代替白水。各国对居民饮水推荐量各不相同，下表为中国营养学会、欧洲食品安全局和美国国家科学院医学研究所列出的各种人群水的推荐量。

脱水会对人的生理和心理功能造成不良影响，是导致某些疾病或使某些疾病恶化的原因之一。人体水分的分布分为细胞内水和细胞外水，脱水最主要的原因是细胞内水分的缺乏。随着机体内水分的流失的增加，脱水的症状越来越明显。当人们感到口干，并且长期补水不足，会对健康有一定的影响。机体为了维持心排量来维持正常的血液循环。如果血液量降低，人的身体增加心率和血压使得血液能够流动到各个器官和组织。这就是轻微脱水时，机体产生的应对机制。当脱水严重时，身体的水分进一步降低，大脑和一些组织得到的血量降低。如果再不进行补液，导致昏迷、组织器官损坏，最终引起死亡。

引水过多也会对人体造成危害。当摄入的水量过大，会冲淡人体中的电解质浓度，使得电解质失衡；另外喝水过多会冲淡胃液的分泌作用，使人感到恶心；过量的水会降低各组织细胞新陈代谢能力，并增加肾脏的负担。夏天大量出汗，人们喝了过量的水，使得血液浓度产生变化，血钠含量降低，导致四肢酸软无力。此外，喝水过量会引起胃炎、肠痉挛、疲劳、眩晕和消化不良等，增加心脏等器官的负担。一旦心脏和肾脏等器官超负荷时间久了，就会造成心肌肥大、肾水肿、内脏下垂、手脚冰凉等现象。

分布与储量

宇宙

从地球上水存在的共同规律考虑，其他天体上肯定也有水存在，只是水存在的形式和数量不同而已。从宇宙尘到石陨石的宇宙颗粒和“天石”都含有水分子形式的化学结合水和物理结合水，也含有氢氧根OH-和水合离子H3O+。

太阳系的其他天体，行星、卫星、彗星、小行星从它们的形成来看也应含有水和水合物，因为它们都诞生在星云的气团中，只是在绕中心太阳旋转时，它们在星云气团不同部位凝聚收缩形成不同形态的天体，既然它们与地球同出一胎，当然它们也应该含有水（化学结合物）。

水星离太阳太近，向阳面的平均温度330℃，夜间低到-120℃以下，不可能有液态水存在，但在水星表面下10厘米处有一个不依昼夜更替的30℃的恒温带，可能有水存在，在水星内部，可能有液态水和高温、高压下的超临界状态的水，这些地下水可以在清晨的明暗交界带上产生，当太阳出来后，水便离解为氢和氧。

美国的“水手-5”号及苏联的“金星-4号”研究金星大气和表面介电常数，推断金星没有大的水域。1974年“金星10号”资料指出，金星大气中也可能有水循环，金星的岩石中含有水是确切无疑的，而且表面之下深处水量还较丰富。

月球是地球的卫星，稀薄的“大气”中没有水。1985年科兹廖夫第一次发现了月球上“火山”喷出，表明月球内部温度高，有熔岩，含有水分，物理结合水和化学结合水分解成自由水。一般认为月球岩石含水量为2%～3%。

火星的大气中二氧化碳占90%，有部分雾状冰层形式的水汽凝结物，火星大气密度小，水汽蒸发比地球上要快10倍之多，并且直接升华。一般也在昼夜交替的明暗带上变化明显，夜来上霜，日出短时间变成水汽，以后消失，它的两极和高纬度地区似乎有冰盖，冬天面积增大，夏季缩小，可能是二氧化碳和水的混合物。火星由于比地球离太阳远，得到的阳光少，火星岩石被冻结，特别是极地是永恒的冰封锁住，深度达1千米之多。火星的地下水丰富，可能是在它形成时内部保存比地球更多的水的缘故。美国学者预计，火星上水的总量约1.0立方千米。

从水的组成和天体演化的规律，可以认为不仅地球上有水，在其他天体里也有水，如类地行星上、地外行星上以及彗星、小行星、陨石和宇宙尘上都有水，只不过存在形式和多少不同而已，可能大多数水是成结合水或水化物的形式存在，太阳系以外的其他天体也是这样。行星上要出现类似地球上的水三态共存，并经常转化、循环，要求它的质量不能太大，也不能太小。一般应为太阳质量的10-3～10-4倍范围以内（1027～1028 g）。质量太大，如达到1029 g，引力很大，它可以保住大气中的各种气体，拥有宇宙正常丰度的全部元素，不可能有液态水；质量太小，引力控制不住原始大气，特别是形成水的氢。一般质量小于1025 g的天体已拉不住周围的大气。温度要适中，温度过高，原始气体易挥发逃逸。

宇宙中的大部分水是恒星形成的副产品。恒星的形成伴随着强烈的向外的气体和尘埃风。当这种物质的流出最终影响到周围的气体时，产生的冲击波会压缩和加热气体。观察到的水是在这种温暖稠密的气体中迅速产生的。

2011年7月22日，一份报告描述了在距离地球120亿光年的类星体周围发现了一团巨大的水蒸气云，其中含有“比地球所有海洋加起来多140万亿倍的水”。根据研究人员的说法，“这一发现表明，水几乎在整个宇宙中都很普遍”。

在银河系的星际云中已经探测到了水。水中的化学元素，氢和氧，是宇宙中最丰富的元素之一。天文学家在恒星之间的巨大分子云中，代表新生行星系统的物质盘以及围绕其他恒星运行的巨型行星的大气中看到了水的特征。

水蒸气

液态水

液态水存在于地球上，覆盖了地球表面71%的面积。火星上偶尔也会出现少量液态水。科学家们认为，液态水存在于土星卫星土卫二（Enceladus）和土卫六（Titan）中，前者是一个10公里厚的海洋，位于恩克拉多斯南极表面以下约30-40公里处，后者是一个地下层，可能与氨混合。木星的卫星木卫二的表面特征表明它是一个地下液态海洋。液态水也可能作为夹在高压冰和岩石之间的一层存在于木星的卫星木卫三上。

水冰

水的异常形态

水和其他挥发物可能包括天王星和海王星的大部分内部结构，深层的水可能是离子水的形式，在离子水中分子分解成氢和氧离子的混合物，更深层的水是超离子水，在超离子水中氧结晶，但氢离子在氧晶格内自由漂浮。

地球

自然界中的水资源极其丰富。海洋占地球表面的2/3，是一个浩翰的水库。在大陆和大陆之间还有许许多多的海湾，湖泊、河流、冰川，这里面也都贮存着大量的水。此外，在大气中还存在着水蒸气，在地层中还蓄存有大量的地下水。地球上水的总体积为14.6亿立方千米，其中海洋、湖泊等的咸水占97.3%（14.21亿立方千米），淡水只占2.7%，（0.39亿立方千米）。淡水中有77.2%贮藏在极地和冰川中（0.291亿立方千米），约有22.4%为地下水和土壤中水（874万立方千米），约有0.35%（137万立方千米）在湖泊和沼泽中，大气中仅有0.01%（1.4 万立方千米），江河中的淡水不足0.01%。全球可使用的江河、湖泊的地表水，还不足淡水的0.5%，还有672立方千米（14000亿吨）生物水。全球海洋水约13.7亿立方千米，地表水14.058亿立方千米，地球内部（浅层地层）水为0.6405亿立方千米。

自然条件下的水由于气温的变化，可以三种不同的状态存在于自然界。大体上，地球的南北两极地区和高山雪线以上的地带，由于气温常年都在0℃以下，水则以固体状态的冰雪终年堆积着。靠近赤道的地区，由于气温常年在0℃以上，地表水是以液体状态存在。而处在以上两个地带间的广大中纬度地带，由于气温四季变化，河流和湖泊往往有一个冰封时期。

水循环

地球上的水在太阳能的照射下，通过广大的水面、表土以及植物的叶子和茎秤的蒸发与蒸腾，化为水汽，上升到天空凝结成云，在风的推动下，传播到各处，遇冷凝结，并以雨，雪等形式降落下来。这些降落下来的水一部分经植物吸收，再被枝叶蒸腾入大气层中，一部分可直接从地面蒸发而散失，另一部分便顺着地表运流汇入江河湖泊，再注入大海里，后经水面蒸发而入大气圈中。这种过程循环往复，永无终止，这种现象叫做自然界中的水分循环。

水分循环又可分为大循环和小循环两种。一般来说，水被蒸发后，凝结成雨，未经很大距离的移动就降回原处，称为小循环；而水从海面蒸发后，被风吹到大陆上空，经凝结再降落地面，通过河流再汇入大海，便称为大循环。

水分循环，主要是由蒸发、水汽运送、降水和运流四个部分构成的。这种往复的循环运动首先是由水循环的内因决定的。水在不同条件下可以互相转化，它不但可以从气态变成液态或固态，而且在另一种条件下又可以从固态变成液态或气态。水的这种重要的物理特性就构成了它能够形成循环的一个内因，而太阳的辐射和地心引力则是决定水循环的一种原动力。至于地质、地形、土壤、植被等地理因素对于水分循环的方向与性质亦产生了很大的影响。人类生产活动所产生的种种影响使水分的自然循环变得更加复杂化了。

物质结构

水分子中二个氢原子和一个氧原子并不在一条直线上，而有104°27'的键角。氧原子最外层两个未成对的p电子空缺由两个氢原子外的电子填补，共同形成电子云，两个氢离子抬一个氧原子形成三角形的图形。由于氧的电负性较大，电子对被强烈地引向氧的一方，而使氢带正电性，同时，氢原子用自己唯一的电子形成共价键后，已无内层电子，它不被其他原子的电子云所排斥，而能与另一水分子中氧上的孤电子对相吸引，结果水分子间便构成氢键O—H···O而缔合在一起。H与原来水分子中氧以共价键结合，相距较近（0.948Å），而与另一水分子中氢则以氢键结合，相距较远（2.037Å）。所以，O—H···O之间的距离共2.985Å。这时氢原子与氧原子之间的定向吸引力叫做氢键（以H···O表示）。这种结合形式使得电荷分布不对称，水分子出现极性，它的偶极矩为1.85，比其他物质的极性大得多。因此，水的介电常数也极大，溶解各种物质的能力强。

水分子的偶极性使水分子自组起来，产生所谓缔合现象，即由简单的水分子结合成复杂的水分子，而又不引起化学性质的变化。水有三种缔合形式，即H2O、(H2O)2、(H2O)3，其通式为：

当水结成冰晶时，几乎由有四面体组成的结构；氧原子排列在四面体的中心和顶角上，氢原子排列在它们之间，于是每个氧原子都被四个氢原子包围着，而每一个氢原子则被两个氧原子包围。冰结构的透空性必然带来密度减小。当对冰加压时，这种结构破碎，冰就会融化。

污染与保护

污染

水体污染，主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。

作为环境介质的水通常不是纯净的，其中含有各种物理的、化学的和生物的成分。水中各种成分及其含量不同，水的感观性状（色、臭、味、浑浊度等）、物理化学性能（温度、pH值、电导率、氧化还原电势、放射性等）、化学成分（无机化合物、有机化合物），水中生物组成（种类，数量等）和水体底泥状况就有差别。

水体污染有两类：一类是自然污染，另一类是人为污染，而后者是主要的。自然污染主要是由自然因素所造成的，如特殊的地质条件使某些地区的某些或某种化学元素大量富集，天然植物在腐烂过程中产生某种毒素，以及降雨淋洗大气和地面后挟带各种物质流人水体，都会影响该地区的水质。人为污染是人类生活和生产活动中产生的废污水对水体的污染，包括生活污水、工业废水、农业废水等。此外，污染气体及气溶胶的沉降，废渣和垃圾倾倒在水中或岸边，或堆积在土地上，经降雨淋洗流入水体，都能造成污染。

水污染对人体的危害是巨大的，主要表现在四个方面。一是急性和慢性中毒，例如日本曾发生的“水侯病”和“骨痛病”事件。二是发生以水为传媒的多种传染病，例如伤寒杆菌、副伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌、甲型肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒等导致的疾病。三是诱发致癌。当饮用水源受到合成有机物污染时，一般的水处理无法完全处理掉。虽然少量的有害物质进入人体后不足以立马摧毁人体健康，但经长期累积，最终会露出其潜在的、慢性杀手的巨大危害。四是间接危害。水体污染后，常可引起水的感官性状恶化。如某些污染物在一般浓度下，对人体健康虽然无直接危害，但可以使水体产生异味、异色，呈现泡沫和油膜状等，从而妨碍水体的正常使用。

同时，水污染也会对农业和工业造成危害。用含有有毒、有害物质的污水直接灌溉农田，污染农田土壤，会使土壤肥力下降，土壤原有的良好结构被破坏，以致农作物减产，甚至绝收。尤其在干旱、半干旱地区，用污水灌溉，在短期内可能有使农作物产量提高的现象，但在粮食作物、蔬菜中往往积累了超过允许含量的重金属等有害物质，这些有害物质通过食物链会危害人的健康。水环境质量对渔业生产具有直接的影响。天然水体中的鱼类与其他水生生物由于水污染而数量减少，甚至灭绝；淡水渔场和海水养殖业也因水污染而使鱼的产量减少。许多工业产品的加工过程需要用水，水质恶化不仅直接影响产品质量，还会造成冷却水循环系统堵塞，腐蚀、结垢等；工业用水硬度增高会影响锅炉的使用期限及安全。

保护

国际水协会（IWA）成立于1999年，由国际供水协会（IWSA）和国际水质协会（IAWQ）合并而成，旨在提高供水的效率和效力，同时监测新出现的监管标准，以及解决水生环境和水污染影响方面的问题。

国际上制定了若干国际公约，目的是促进各国在水资源管理和保护方面的合作，以确保水资源的可持续利用和保护。以下是一些著名的水国际公约：1.《联合国海洋法公约》：该公约于1982年通过，旨在规范各国在海洋和沿海地区的行为，保护海洋环境和资源。2.《拉姆萨尔湿地公约》：该公约于1971年通过，旨在保护全球湿地生态系统，包括湖泊、河流、沼泽和海岸地区。

1993年1月18日，第47届联合国大会作出决定：从1993年开始，每年的3月22日为“世界水日”。这标志着水的问题日益为世界各国所重视。水日的确定，旨在使全世界都来关心并解决这一问题。

目前中国已颁布《中华人民共和国水法》《中华人民共和国水土保持法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国海洋环境保护法》和《取水许可制度实施办法》《河道管理条例》等法律法规。