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      地球表面的70．8％為海洋所覆蓋。海洋的面積為361×10°平方公里，其平均深度為3800米。因此海水所占的體積為1372×10°立方公里，若海水的平均密度以1．03計(jì)，則海水的重量為1．413×1021克。據(jù)據(jù)戈德施密特（V．M．Go－Idshmidt，1954）推算，地球上每一平方厘米存有273升水，其細(xì)節(jié)如表1．1所示，海水占地球表面全部水體的98％以上。

此外，如表1．2所示，因?yàn)樗χ械乃繛榇嬖谟诘厍蚩偹康?2．5％，所以這就是說，海水的量占地球存在總水量的近2／3。

表1．1地球表面上存在的各種水的數(shù)量

           升／厘米2                    %

海水       268,45                      98.8

淡水        0,1                        0.037

大陸冰      4.5                        1,65

水蒸氣     0.003                       0,001

      由海洋、河流、湖沼、陸地等表面蒸發(fā)的水蒸氣，變成雨或雪后又返回到地面。降到陸地上的雨以河水的形式注入海洋，或滲透到地球內(nèi)部。降到極地區(qū)域的雪變成了萬年積雪，并終究變成冰河注入海洋。估計(jì)計(jì)全球水的年蒸發(fā)量為0．083升／厘米2（A． Defant1961），因此，就可算出水蒸氣每10天，淡水每1年更換一次。這樣，激烈地循環(huán)在地表的水使地球上一切物質(zhì)受到變化。河水在地表溶解巖石，邊溶存鹽類，邊把沙土搬運(yùn)到海中。另外，滲滲進(jìn)地殼的水在高溫高壓下與巖石反應(yīng)，復(fù)以溫泉水形式涌出。

表1．2地球上存在的水量（1021克）

水圈                            1413

巖石圈圖（堆積巖）               90

花崗巖）                         20

（玄武巖）                       730

      地球上的生物，不論是動(dòng)物還是植物，都需要水，水為其體內(nèi)主要組成要素。例如，人體內(nèi)約70％，陸棲動(dòng)物體內(nèi)50～75％，水棲植物體內(nèi)95％以上是水。由此可想而知水對(duì)于生物是不可缺少的，并且維持生命的反應(yīng)，總是在體內(nèi)的水溶液中，以酶為催化劑緩慢地進(jìn)行著。比如，植物以太陽光為能量，在葉綠素的作用下，由水和二氧化碳合成碳水

表1．3水的異常性質(zhì)及其在自然界的意義

性質(zhì)                             與其它化合物比較                        在自然界中的意義

沸點(diǎn)，融融點(diǎn)                在第六族元素的氫化物中特別高                 常溫下以液體存在

融解熱                            最高（除NHs外）                        起0℃恒溫槽作用

蒸發(fā)熱                            最高                                   起恒溫槽作用

密度                              4℃時(shí)最高                              對(duì)海水、湖水溫度垂直分布是重要的

表面張力                          最高                                   對(duì)細(xì)胞生理是重要的

介電常數(shù)                          最高                                   在以水為溶劑的性質(zhì)方面起作用

電離度                             小                                    對(duì)H+，OH有影響

導(dǎo)熱性                            最高                                   在細(xì)胞中是重要的

化合物而使其生長(zhǎng)。對(duì)水棲動(dòng)物來說，水本身身是其生活的場(chǎng)所，就是對(duì)陸梄動(dòng)物來講，水的存在也決定其棲息的條件。對(duì)人類來說，水也是生活所必需的，作為工業(yè)用水也具有重要的意義。

      這樣一來，水是地球上最常見的物質(zhì)之一，對(duì)生命更是不可缺少的。水為什么在地球上占有如此特殊的地位呢？就周期表來看，元素按原子量的順序排列，按一定規(guī)律，其化合物的性質(zhì)相似，并且依次變化著。這個(gè)事實(shí)可用于推測(cè)未發(fā)現(xiàn)元素的化合物性質(zhì)，在發(fā)現(xiàn)元素方面是有用的。就水本身來說也有與之極相類似的化合物，也應(yīng)當(dāng)有能代替它的物質(zhì)?？墒?，如如從物理化學(xué)方面越詳加比較，水的性質(zhì)越是顯得與其它化合物不同。在表1．3中，示出了它們的性質(zhì)及其在自然界中的意義。而且，似乎可以說正是水的這些與眾不同的性質(zhì)決定了它在地球上的重要性。本編，在論述海水之前，試想在第一章和第二章從物理化學(xué)方面對(duì)組成水、海水的水分子作一研究，這大概在理解純水、海水的性質(zhì)方面是最有效的方法。

水分子組成

       眾所周知，水分子由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子構(gòu)成。氫有三種天然存在的同位素（1H，2H（D），3H（T），氧有六種同位素（14O，15O，16O，17O，18O，19O）。它們的存在比和半衰期示于表1．4。其中，H主要由宇宙射線和氮原子在

高空碰撞生成的，但在地球上的濃度則隨條件而迴然不同此外，由于14O，150和19O的半衰期都很短，所以它們?cè)诘厍蛏蠋缀醪淮嬖?。天然存在的水是含有這些同位素的混合物，其各種分子的濃度示于表1．4中，其中大部分都是1H2 16O這一種。書中論述水的性質(zhì)時(shí)，就意味著論述這些同位素混合物的性質(zhì)。

水分子的構(gòu)造

如圖1．1所所示，水分子結(jié)構(gòu)的形狀是以氧原子為頂點(diǎn)的等腰三角形，許多研究者對(duì)O一H原子間的距離以及氧原子的價(jià)角進(jìn)行了正確的測(cè)定。三種主要水分子的原子間距離，

表1．4氫氧的同位素與水的主要分子形式

元素                同位素               存在比              半衷期

氫          輕氫（ Protium）1H（H）      99.98%

            重氫（ Deuterium）2HD        0.0157%

            超重氫（ Tritium）H（T）     ~10－18CT／H）      12．5年

氧                   14 O

                     15 O

                     16 O                 99.759%

                     17 O                 0.0374

                     18 O                 0.1994%

                     19 O

分子種類            存在比（％）

H2160               99.73

H2180               0,20

H2170               0.037

HD180               0,03