水，在英文叫做WATER，化学分子式是H2O，`氢和氧的最普遍的化合物。水在自然界中以固态、液态和气态三种聚集状态存在。空气中含有水蒸气，土壤和岩石层中有时也积存着大量的水。水是动植物机体所不可缺少的组成部分。在一大气压下，水的沸点为100摄氏度，冰点为0摄氏度。水的密度在4摄氏度时最大。水能溶解许多物质，是最重要的溶剂。 
全世界最獨特的物質 
　　 水是一种非常有趣的东西，自然界的物质都遵守着物理与化学的自然规律，惟独水不遵守。水的特性让许多科学家「跌破眼镜」。水是最平凡又是最奇妙的东西，至今仍使许多聪明的人百思不解。不过幸好水不遵守自然界的常规，否则所有的生物都无法生存流量计。例如自然界的常规是温度愈低，物质的密度就愈大，但是水的密度在4℃时最大，水由4℃到0℃，温度降低，密度反而减少。如果水的密度是0℃最大，在冬天时，所结的冰会沉到水底，而表面的水又会继续结冰下沉去，如此整个海洋、湖泊、河川从水底到水面都会结成冰块。没有一条鱼、没有一株水草，能够生存在冰块里，整个水域会变为毫无生命气息的地方。

　　但是事实不是这样，冰的密度比4℃水的密度小，所以水结冰时是浮在水面上，不会沉到水底去。水面上结了冰就会隔绝水与冷空气的接触，因此冰结到某一个厚度后就会停止。这样冰天雪地的南北极，企鹅仍然可以在冰块底下找到丰富的鱼群为食物。为什么水会有这种奇妙的特性，帮助生物的存活呢？这是科学家无法回答的问题。全世界只有水有这种特性，其它物质都没有这种特性。

维护地球的生命

　　最早发现水在4℃时比重最大，以致于能挽救地球上的生物免于浩劫，是两个英国的科学家威韦尔（William Whewell）与伯勒特（William Prout）。威韦尔是一个矿物学家，他把水与冰的变化，当成一种矿物不同型态的转换去研究，但是冰的密度又比常温水的密度大，所以在水的冰点0℃与常温（20-25℃）之间，一定有一个水温其密度为最大，他认为这是一个让地球的生物能够渡过寒冬的关键。

　　威韦尔把这个想法告诉另一个杰出的科学家伯勒特。伯勒特是一个医生，但是他对生理化学研究的热忱，流量计比对病人量温给药工作更感兴趣。伯勒特虽然被认为是不务正业的医生，但是他是世界上第一个发现「动物的胃内，含有盐酸，能够帮助分解吃进去的食物。」，也是首先提出「人的尿里含有尿酸」，并且能由尿酸中提出很纯的尿素。更又趣的是，他分析了许多的食物，发现食物的花样虽多，但其成份不外乎「水、脂肪、碳水化合物，与蛋白质」四种。

威韦尔找对人了

　　当时威韦尔三十九岁，担任剑桥大学教授，伯勒特四十八岁，还在醉心于尿的研究。两个不同领域的人合作，矿物学加上生理化学，迸出了人类自然科学上重要的发现。在一八三三年两人提出「如果冰的密度比水大，万物将难以存活。」并且进而提出：「水的这一个特性，是我们在自然界里所发现最特别的，其它的物质都没有这种特性。水的这一个特性，是一种特殊的设计，为要达成让生命能够存在的目的。这个特性与水分子的结构有关，这是出于那位神圣创造主的美意。」这一段话，成为后来水为维持生命所需的依据。后来物理学家焦耳（James Prescott Joule）以更精密的实验，印证他们发现的正确。

　　一九００年另一个化学家苏斯连（Sutherland）提出：「水的结构是（H2O）n，当水在100℃沸腾时，n=1，水是以一个、个互不相连的水分子存在。当温度降低时n值就增大，4℃时n值最大，比重也最大。但是温度小于4℃时，水分子逐渐结成为六角形的晶体结构。到0℃结冰时，n=6，成为六角形晶体。由于六角形晶体水分子之间有较大的空隙，所以水在结冰时，密度反而比4℃时低。」苏斯连的解释，对于水的特性又有进一步的认识。

平凡里的不平凡

　　到了二十世纪，美国加州柏克莱大学的化学教授鲁易斯流量计（Gilbert Newton Lewis）提出「共价键」理论，水分子是一个氧原子与两个氢原子所构成的，由于氧原子比氢原子更具吸引电子，所以共享的电子较接近氧原子，氧原子呈现负电性，氢电子呈正电性，由于水分子有两个氢，所呈现的结构称为「电双极」。

　　水不是自然界唯一有电双极的物质，但是，水分子的两个氢键却有一个最特殊的夹角105°，没有任何物质的键结有这种角度，一般是180°，120°，只有水分子有105°，这使得水分子的电双极特别强。水因为有电双极容易与其它化学物质结合，所以水是最佳溶剂。电双极之间有很大的吸引力，所以水的沸点高，表面张力也大。鲁易斯逝于一九四六年，他写的「原子与分子的键结与结构」（Valence and the Structure of Atoms and Molecules）是二十世纪化学经典之作，但是对水分子为何含有105°的夹角，仍然无法解释。

　　一九五三年，科学家金?汤普逊（Thompson King）写道：「水是地球上所有生命的必需品，是每天生活的必用物，是最广被使用的物质，也是最普通的东西，却是人类最不了解的。」

　　这一切都是在水有那特殊的105。水能保护地球上一切生物，甚至宇宙上任何一个星球，如果没有水存在，就不用考虑其上生命存在。嘿！是谁在水分子上动了手脚呢？