水
水(みず、化学式 H2O)は、人類にとって最も身近な物質の一つである。人間の体の60%から70%程度が水である。CAS登録番号は、7732-18-5である。
性質
常温、大気圧下で無色透明な液体。固体は氷、液体は水、気体は水蒸気と呼ばれる。摂氏4度が最も比重が重いという特性(水素結合による)により海や湖沼が完全凍結しにくく,生物に生存のチャンスを与えている。固体になると比重が軽くなる。高温の氷は圧力をかけると液化する。液体の状態では10-7が電離し、プロトンと水酸化物イオンとなっている。大気圧下での沸点は摂氏100度、融点は摂氏0度。これは、このようになるよう摂氏での温度の目盛りが定義がされたことによる。 また、摂氏4度のときの1立方センチメートルあたりの重さを基準に1グラムを定義したり、 1グラムの水を摂氏1度温度を上げるのに必要な熱量を1カロリーにしたりするなど、 単位の基準に使われている。
水はほかの物質を溶かしたり、溶けた物質のイオン化を促進する性質をもつ。 このため溶媒としてよく使われる。 また、多くの化学反応の触媒としても利用される。
ヒドロキシル基を2つ持ち合わせている。
用途
摂取:全ての生物にとって必須。直接飲用し、食物に含まれる 熱の伝達:
原子力発電 - 水冷式エンジン - 入浴 浮力の利用
船舶 - 水泳 特異な相転移の利用
スキー - スケート その他:
水力発電
水の利用は都市生活の維持にとって重要なため、古代から水道が建設された。産業利用を目的とした水利は用水路と呼ばれる。
毒性
人体が過剰な水分を投与された場合、細胞外液の浸透圧が異常に下がり、低ナトリウム血症によって悪心、頭痛、間代性痙攣、意識障害等の症状を引き起こす。これを水中毒と言い、輸液ミス、心因性多飲、SIADHなどの結果としてみられる。細胞外液の浸透圧が保たれていても、水分量が過剰な場合には心臓の負荷が大きくなりうっ血性心不全となる。原因は、塩分の摂取過剰のことが多い。
同位元素
天然の水には、僅かに重水(D2O:人体にとって有害)が含まれている。水素の同位元素である重水素からなるものであり、重水は原子力発電の材料として利用されることがある。
水の循環
(気象学)
生物と水
水と芸術
水は、人類にとって最も重要なもののため、水をモチーフとした数々の芸術作品が生み出されている。
絵画、彫刻
音楽
水の戯れ(モーリス・ラヴェル) ローマの噴水(オットリノ・レスピーギ)
水と哲学
古代ギリシャ
古代ギリシャの哲学者タレスは、 万物の根源アルケー(現代でいうところの元素のようなものだが、必ずしも物質的なものではない)は水であると考えた。
水(氷)の研究史(近代以降の主要なもの)
1780年代:キャベンディッシュ、ラボアジェが、水が水素と酸素の化合物であることを発見(それまでは水は元素の一つと思われていた)。 ~1920年:この頃までに水素結合の概念が提唱される。 1933年:バナールが水のX線構造解析を行う。 1935年:ポーリングの氷の残余エントロピーの理論。 1936年:中谷宇吉郎、雪の結晶を人工的に世界で初めて作成する。 1958年:アイゲン、水中のプロトン移動に関するモデルを提唱する。 1971年:ラーマンにより、水の分子動力学法によるシミュレーションが行われる。 1971年:ペイジが水の中性子による構造解析を行う。 1994年:三島が 2 つのアモルファス氷の間(低密度⇔高密度)の一次相転移を発見。
関連項目
水道 DHMO -- 水をネタに感情的な環境保護論を揶揄するジョーク