? ? ? ? 由于液態(tài)水分子間容易形成氫鍵,相鄰水分子間由氫鍵聯(lián)結(jié),使水能以締合水分子簇(H
2O)n的巨型分子形式存在,這種由單分子水結(jié)合成多分子水而不引起水的化學(xué)性質(zhì)改變的現(xiàn)象稱為水分子的締合作用。
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? ? ? ? 液態(tài)水中締合分子和簡單分子處于平衡中,締合是放熱效應(yīng),離解是吸熱效應(yīng)。溫度升高,水的締合度降低;溫度降低,水的締合度增大。自然界中的水只有以氣態(tài)存在時才呈現(xiàn)單分子狀態(tài),而以液態(tài)及固態(tài)存在時均呈現(xiàn)多分子形式存在。(H2O)n中的n主要取決于溫度,一般認(rèn)為在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和20°C時,n的平均值約為40,只有水溫接近200~300°C時,n值才接近1,也就是具有單分子水的形式。
? ? ? ? 正是氫鍵的存在使水分子和同簇分子相比具有特異性。如水的密度變化,一般物質(zhì)具有熱脹冷縮的性質(zhì),即溫度降低,體積變小,密度增大。水卻在4°C時密度最大,其值為1g/cm3。固體冰中,相鄰水分子以氫鍵結(jié)合,形成正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于氫鍵具有方向性,導(dǎo)致水分子之間的孔隙變大,密度減小,水的固態(tài)密度低于液態(tài)密度的特性對于地球生命來說有著極其重要的意義(0°C時,冰的密度為0.9168g/cm3)。
? ? ? ? 當(dāng)水處于氣體狀態(tài)時,由于分子間距離過大,無法形成氫鍵,水分子基本上單獨存在。通常100°C時水的蒸氣壓等于外界大氣壓(1大氣壓),100°C稱為水的沸點。外界壓力增大,沸點升高(高壓鍋加快燉煮食物效率的基本原理);壓力降低,沸點下降(高原地區(qū)等海拔高的地方不容易煮熟米飯的原因)。