水の異常は、最も重要で特別なすべての液体物質として区別され、位置付けられる特性です。物理的および化学的に、水は他の液体と比較して大きな違いを示し、予想と理論計算を超えています。おそらくそれは単純であり、同時に人生そのものと同じくらい複雑です。
炭素が生命の基盤である場合、水はその流体に相当します。それが独特で比類のないものでなければ、その異常の産物であり、生物学的マトリックスを構成する炭素結合は役に立たないでしょう。生命の知覚が崩れ、海が完全に凍り、雲が空にぶら下がることはありません。
氷山と水に浮かぶ氷の塊は、水異常の1つとして通常見過ごされている例です。出典：Pexels。
水蒸気は他のガスよりもはるかに軽く、大気との相互作用により雲が形成されます。液体は気体に比べてかなり密度が高く、密度のこの違いは他の化合物に比べて強調されています。そして、異常に、固体は液体よりもはるかに低い密度を持っています。
後者の例は、氷山と氷が密度の低い生成物である液体水に浮いているという事実に見られます。
比熱
ビーチ、異常な水の比熱が巨視的に観察されるもう1つの自然な例。出典：Pixabay。
水は熱源の前にその温度を上げることに強い反対を示します。したがって、水源は水を強制的に1℃上昇させるのに十分な熱を供給しなければなりません。つまり、その比熱は高く、通常の化合物よりも高く、値は4.186 J / g・gCです。
その異常な比熱の考えられる説明は、水分子が無秩序な方法で複数の水素結合を形成し、熱がそのような橋の振動を増加させるために散逸されるという事実によるものです。そうでなければ、水分子はより高い周波数で振動せず、それは温度の上昇につながります。
一方、分子が熱的に励起されると、水素結合の元の状態を再確立するのに時間がかかります。これは、通常の状態では冷却に時間がかかり、蓄熱槽として振る舞うということと同じです。
たとえば、ビーチでは、1年の異なる季節の両方の行動が表示されます。冬は周囲の空気よりも暖かく、夏は涼しくなります。そのため晴れになりますが、海で泳ぐと涼しくなります。
蒸発潜熱
水のエンタルピーまたは潜熱は非常に高くなります（2257 kJ / kg）。この異常は、その特定の熱と相乗作用します。それは、熱の貯蔵所および調整器として機能します。
その分子は気相に入るのに十分な熱を吸収しなければならず、熱はそれらの周囲から得られます。特にそれらが接続されている表面上。
この表面は、例えば、私たちの皮膚であることができます。体が運動すると汗を放出します。その成分は基本的に水（90％以上）です。汗は皮膚から熱を吸収して気化し、冷感を与えます。同じことが土壌でも起こります。土壌は水分を蒸発させた後、温度を下げ、冷たく感じます。
誘電率
水分子は非常に極性があります。これは、他の液体物質よりも高い誘電率（25℃で78.4）に反映されています。極性が高いため、多くのイオン性および極性化合物を溶解することができます。それが普遍的な溶媒と考えられるのはこのためです。
拡散
パイプを通した水の拡散。出典：Pxhere。
液体の水の奇妙な異常の1つは、サイズが小さくなった穴から推定されるよりもはるかに速く拡散することです。流体は一般に、細いパイプまたはチャネルを流れるときに速度を上げます。しかし、水はより激しくそして激しく加速します。
肉眼でこれは、水が循環するパイプの断面積を変えることで観察できます。ナノメートル法では、同じことができますが、計算によると、カーボンナノチューブを使用して、分子構造と水のダイナミクスの関係を明らかにするのに役立ちます。
密度
初めに、氷は水より密度が低いと述べました。これに加えて、4ºC前後で最大値に達します。水がこの温度よりも低くなると、密度が低下し始め、冷たい水が上昇します。最後に、密度が0℃に近づくと、密度は氷の最小値に下がります。
これの主な結果の1つは、氷山が浮くだけではないことです。しかしまた、それは人生を支持します。氷の密度が高いと、氷が沈んで深部が冷えて氷結します。その後、海は下から上に向かって冷やされ、海洋動物に利用できる水のフィルムだけが残ります。
さらに、水が岩のくぼみに浸透し、温度が下がると、凍ると膨張し、浸食と外部および内部の形態を促進します。
軽水と重水
氷が浮くにつれて、湖や川の表面は凍り、魚は、酸素がよく溶け、温度が4℃を超えるか下回る深さで生き続けることができます。
一方、液体の水は、実際には均一とは言えませんが、密度の異なる構造凝集体で構成されています。地表では最も軽い水があり、底部では最も密度が高い。
ただし、このような液体と液体の「遷移」は、過冷却水と高圧のシミュレーションでのみ顕著です。
氷の膨張
水の別の特徴的な異常は、圧力が上昇すると氷がその融解温度を低下させることです。つまり、より高い圧力では、氷はより低い温度（0°C未満）で溶けます。圧力の結果として、氷が収縮するのではなく膨張するかのようです。
この振る舞いは他の固体の振る舞いとは逆です。それらの圧力が高いほど、つまり収縮すると、溶けるのに高い温度または熱が必要になり、分子またはイオンを分離できるようになります。
氷は自然界で最も滑りやすい固体の1つであることにも言及する価値があります。
表面張力
水面を歩く昆虫。出典：Pixabay。
最後に、2、3の異常のみが言及されていますが（既知の約69と他の多くは発見されています）、水は異常に高い表面張力を持っています。
多くの昆虫はこの特性を利用して水の上を歩くことができます（上の画像）。これは、その重量が水の表面張力を破壊するのに十分な力を発揮しないためです。その分子は、膨張、収縮するのではなく、面積または表面の増加を防ぎます。
参考文献
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