Вода - речовина звичне і незвичайне. Відомий радянський вчений академік І.В.Петрянов свою науково - популярну книгу про воду назвав "незвичайна речовина в світі". А доктор біологічних наук Б.Ф.Сергєєв почав свою книгу "Цікава фізіологія" з глави про воду - Речовина, яка створила нашу планету.
Учені мають рацію: немає на Землі речовини більш важливого для нас, ніж звичайна вода, і в той же час не існує іншого такого ж речовини, у властивостях якого було б стільки протиріч та аномалій, скільки в її властивостях.
Майже 60% поверхні нашої планети зайнято океанами і морями. Твердою водою - снігом і льодом - покрито 20% суші. Із загальної кількості води на Землі, рівного 1 млрд. 386 млн. Кубічних кілометрів, 1 млрд. 338 млн. Кубічних кілометрів доводиться на частку солоних вод Світового океану, і тільки 35 млн. Кубічних кілометрів доводиться на частку прісних вод. Усієї кількості океанічної води вистачило б на те, щоб покрити нею земну кулю шаром більше 2,5 кілометрів. На кожного жителя Землі приблизно доводиться 0,33 кубічних кілометрів морської води і 0,008 кубічних кілометрів прісної води. Але складність в тому, що переважна частина прісної води на Землі знаходиться в такому стані, що робить її важкодоступною для людини.
Молекули води виявлені в міжзоряному просторі. Вода входить до складу комет, більшості планет сонячної системи і їх супутників.
Майже 70% прісних вод укладене в льодовикових покривах полярних країн і в гірських льодовиках, 30% - у водоносних шарах під землею, а в руслах всіх річок містяться одночасно всього лише 0,006% прісних вод.
Будова молекули. Як відомо, властивості хімічних сполук залежать від того, з яких елементів складаються їх молекули, і змінюються закономірно. Воду можна розглядати як оксид водню або як гідрид кисню. Атоми водню і кисню в молекулі води розташовані в кутах рівнобедреного трикутника з довжиною зв'язку О - Н 0,957 нм; валентний кут Н - О - Н 104o 27 '.
Але оскільки обидва водневих атома розташовані по одну сторону від кисневого, електричні заряди в ній розосереджуються. Молекула води полярна, що є причиною особливого взаємодії між різними її молекулами. Атоми водню в молекулі води, маючи частковий позитивний заряд, взаємодіють з електронами атомів кисню сусідніх молекул.Такая хімічний зв'язок називається в о д о р о д н о м. Вона об'єднує молекули води в своєрідні полімери просторової будови. У водяній парі присутні близько 1% димарів води. Відстань між атомами кисню - 0,3 нм. У рідкої і твердої фазах кожна молекула води утворює чотири водневі зв'язки: дві - як донор протонів і дві - як акцептор протонів. Середня довжина цих зв'язків - 0, 28 нм, кут Н - О - Н прагне до 1800 .Четире водневі зв'язку молекули води спрямовані приблизно до вершин правильного тетраедра.
Структура модифікацій льоду є тривимірну сітку. У модифікаціях, що існують при низькому тиску, так званий лід - I. зв'язку Н - О - Н майже прямолінійні і спрямовані до вершин правильного тетраедра. Але при високому тиску звичайний лід можна перетворити в так звані лід - II, лід - III так далі - більш важкі і щільні кристалічні форми цієї речовини. Найтвердіші, щільні і тугоплавкі поки - лід - VII і лід - VIII. Лід - VII отриманий під тиском 3 млрд Па, він плавиться при температурі + 1900 C. У модифікаціях - лід - II - лід - VI - з в'язі Н - О - Н викривлені і кути між ними відрізняються від тетраедричного, що обумовлює збільшення щільності по порівняно з щільністю звичайного льоду. Тільки в модифікаціях лід - VII і лід - VIII досягається найвища щільність упаковки: в їх структурі дві правильні сітки, збудовані з тетраедрів, вставлені одна в іншу, при цьому зберігається система прямолінійних водневих зв'язків.
Тривимірна сітка водневих зв'язків, побудована з тетраедрів, існує і в рідкій воді в усьому інтервалі від температури плавлення до критичної температури, що дорівнює + 3,980 С. Збільшення щільності при плавленні, як і в випадку щільних модифікацій льоду, пояснюється викривленням водневих зв'язків.
Викривлення водневих зв'язків збільшується зі зростанням температури і тиску, що веде до зростання щільності. З іншого боку при нагріванні середня довжина водневих зв'язків стає більше, в результаті чого щільність уменьщается. Спільна дія двох фактів пояснює наявність максимуму щільності води при температурі + 3, 980 С.
Фізичні властивості води аномальні, що пояснюється наведеними вище даними про взаємодію між молекулами води.
Вода - єдина речовина на Землі, яке існує в природі у всіх трьох агрегатних станах - рідкому, твердому і газоподібному.
Плавлення льоду при атмосферному тиску супроводжується зменшенням обсягу на 9%. Щільність рідкої води при температурі, близькій до нуля, більше, ніж у льоду. При 00С 1 грам льоду займає обсяг 1,0905 кубічних сантиметрів, а 1 грам рідкої води займає обсяг 1,0001 кубічних сантиметрів. І лід плаває, тому й не промерзають зазвичай
наскрізь водойми, а лише покриваються крижаним покривом.
Температурний коефіцієнт об'ємного розширення льоду і рідкої води від'ємний при температурах відповідно нижче - 2100 С і + 3,980 С.
Теплоємність при плавленні зростає майже вдвічі і в інтервалі від 00 С до 1000 С майже не залежить від температури.
Вода має незакономерно високі температури плавлення і кипіння в порівнянні з іншими водневими сполуками елементів головної підгрупи VI групи таблиці Менделєєва.