一个水分子含有两种不同的元素；氢和氧。一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。
每个水分子的直径是4×10^-10m 。它的质量是2.99×10^-26kg。它的体积是π/6(4×10-10)m3=3 ×10^-29m3。水是地球表面上最多的分子，除了以气体形式存在于大气中，其液体和固体形式占据了地面70-75%组成部分。
标准状况下，水在液体和气体之间保持动态平衡。室温下，它是无色，无味，透明的液体。作为通用溶剂之一，水可以溶解许多物质。因此，自然界极少有纯净水。
水分子的性质：
水分子的三个原子形成104.5度角。每个氢原子和氧原子之间的键，叫共价键，通过分享一对电子形成。应当指出，一对电子的共享程度并不均衡。氧比氢更需要电子（这种特性称为电负性）。
换言之，氢原子和氧原子键合时，在这个过程中共价电子主要在负电的氧原子周围运动。因此，共价键氧的一侧带负电(-)，氢的一侧带正电(+)（高中物理课本就介绍过-e。注：亦有+e）。
一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子化（键）合而成。其中氢原子围绕氧原子的排布是不对称的，即两个氢原子不是排列在通过氧原子中心的一条直线上，而是以104°45′的夹角进行排布的（见图1-1a）。而且当氢原子唯一的一个电子为氧原子所共享后，由于氧的电负性（3.5）大于氢的电负性（2.1），它们的电子对很大程度地偏向氧原子核，使氢原子核几乎成为一个赤裸裸的质子，质子与氧原子核相比是微不足道的，并浸入于氧原子的核外电子云中。
图1-1 水分子的内部结构示意图
图1-2 水分子核外电子轨道示意图
图1-3 水分子内的四个椭球形轨道轴的空间相对位置〔α＝109°47′（理论）；α＝104°45′（实测）〕
在水分子中，氢、氧原子核是呈等腰三角形排布的。氧核位于两腰相交的角顶上，两个氢核（质子）则位于等腰三角形的两个底角顶上，两腰间夹角为104°45′。整个水分子核则浸于核外十个电子所组成的电子云中（见图1-1b）。水分子的半径为1.38Å（1Å＝10-8cm,下同），键长为0.96Å。
在水分子核外共有十个电子组成，它们分别沿着各自的轨道和一定的运转方向在不停地运转，从而构成水分子的核外电子云。水分子的核外电子云是由氢与氧原子键合之后，以氧原子核外电子运转轨道为主发生轨道杂化的结果。
我们知道，氢原子的核外电子结构为1H……1s1。氧原子的核外电子结构为8O……1s22s22p4，而当两个氢原子与一个氧原子化合形成水分子时，氧原子中的一个2s轨道和三个2p轨道产生杂化，此时，氧原子的核外电子结构为：
水文地球化学基础
组成水分子时，每个氢原子的1s1轨道就和氧原子中仅有一个电子的2（sp3）1轨道交叠成键（电子云重叠），形成水分子如图1-2所示的电子运转轨道图形。即在水分子核外的十个电子，它们在分别配对偶合之后沿五个轨道运转，其中一个是氧原子的1s2电子轨道（球形）；两个是由两个氢原子中的1s1电子同氧原子中两个2（sp3）1电子组成共享电子对的轨道（长椭球形）；而另两个椭球形轨道则分别是氧原子两个2（sp3）2电子轨道，被称为两对“孤对”电子对的轨道。这四个椭球形轨道的空间相对位置如图1-3所示。即两对共享电子对轨道轴位于 所在平面上，而两对“孤对”电子对轨道轴则位于 所在平面的垂直平面上。在理想的情况下，这样构成的水分子内的键角应为109°47′，但由于两对“孤对”电子对之间有较强的排斥作用，因此使水分子中的两个氢原子向一起靠拢，水分子内键角减小为104°45′。
由于水分子内的两对“孤对”电子对带负电荷，这是水分子中负电荷的集中区。即氢带有部分正电性，而氧带有部分负电性，这就形成了一种极性键，这在水分子的结构中具有特殊的重要意义。它们吸引着相邻水分子中的氢原子核（质子），使相邻水分子间彼此相互联结，是形成水分子间氢键联结的根本原因。
水，化学式为H2O，是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒，可饮用。在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉。水是地球上最常见的物质之一，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。尽管水的行为复杂又独特，它却是又小又简单的分子。它由两个氢原子分别和一个氧原子键合而成。水分子的三个原子形成104.5度角。每个氢原子和氧原子之间的键，叫共价键，通过分享一对电子形成。应当指出，一对电子的共享程度并不均衡。氧比氢更需要电子（这种特性称为电负性）。换言之，氢原子和氧原子键合时，在这个过程中共价电子主要在负电的氧原子周围运动。因此，共价键氧的一侧带负电(-)，氢的一侧带正电(+)。
共价键的本质是共用电子
为了检验正电荷均匀地分布在负电荷周围，作用相互抵消。只有一个电荷中心；分子为无极性分子。
但是水分子为非线性，呈角分布，因而差异很大。
因为呈角分布，因而分子不对称。在负电荷周围，正电荷不均匀分布。作用不能相互抵消，两者都有自己的电荷中心。分子有正负极。这是有极分子，化学家称为偶极子。事实上，水分子是一种特殊的有极分子，其有极属性比几乎其他所有分子都明显。
水分子
因而水分子呈非线性，且呈角分布。这方面哪怕稍有差池，生命就不会存在。
因为偶极子有正极与负极，活像小磁铁。
分子极不极性就看电荷分布是否对称
分子的正极吸引邻近分子的负极，从而分子黏在一起。水分子因其有明显的偶极子属件而由稳固的氢键结合在一起。它们趋于牢牢地粘在一起。牢固到什么程度？用一个医药用的滴管，将水滴小心地滴到硬币上。在水尚未从硬币边沿溢下来之前，数一下硬币上的水滴数。
水分子
为了用别的方法演示水分子的黏性，在两个玻璃杯或茶杯中分别装上油和水，尽量将它们放平，分别在两种液体上轻轻地放一个用密度比水和油大得多的钢制成的小纸夹。纸夹本应沉入液体中，但事实是它漂浮在水面上，而不是在油上浮着。
其实，纸夹浮在水面上并非因为有浮力，或两者存在密度差异，而是因为水有黏性，水面上的分子粘在一起构成透不过去的覆盖层，叫表面张力。
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