第一节水的起源
我们都知道，地球是一个极为秀美的蔚蓝色星体，它的表面有三分之二被水覆盖。因此，人们常把水比喻成地球的血液和生命的摇篮。
那么，地球上如此庞大的水体到底是从哪里来的呢？这是值得研究的问题。也许有人会认为，水是天生就存在的，它与生俱来；也有人说它是从天上掉下来的，那么到底是不是这样的呢？其实，地球刚刚诞生的时候，并没有像现在这样拥有着如此美丽的自然环境。它似乎更像一个干瘦贫瘠的衰老老人的面孔。地球上没有河流，没有江海，更没有生物，它的表面是干燥坚硬的。后来，因为地球内部温度逐渐升高，火山爆发也十分频繁，喷出的气体爆发出来凝结在大气层，慢慢就构成了地球的原始大气。而作为水原始祖先的水蒸气，也就悄无声息地蕴藏在了里面。这些喷到空中的水蒸气达到一定饱和以后便冷却成云，变成雨，落在了地面上，聚集在低洼处，逐渐积累成为了湖泊和河流，最后汇集到地表最低区域，形成了海洋。
这些降水到达地球后被分成了几个部分，一部分渗入地下，逐渐变为土壤水或地下水；一部分在地球表面奔走形成地表径流汇入了江、海，再经过蒸发进入大气圈；还有一部分还没到达地面便直接蒸发或经植物吸收而蒸腾进入了大气。
水在地球上各个圈层循环往复、永无止境的过程，我们称之为“水循环”。
水循环有着非常良好的自我清洁功能，大自然的水资源通过循环可以得到不断的转化更新。在较长时间内，全球范围内的蒸发与降水基本是可以保持平衡的，但在一定时间和空间范围内，也会出现失衡状态，局部地区获得的雨水极为有限。比如中东或者我国沙漠地带，那些地方常年干旱缺水，土地上植物稀少。所以水也并不像人们想象的那样可以没有限制的挥霍，它不是取之不尽、用之不竭的。
当然，不同形态的水，它们的循环速率差异也非常大。除生物水外，大气水和河流水的循环交替周期很短，更新利用率也非常高，它们是最活跃、最重要，也是与人类及生物生长发育最密切的水资源。
地球上的水在最初形成时，不论湖泊或江海，其水量都不是很充裕，实际上非常贫乏。但随着地球内部产生的水蒸气不断被传送到大气层，地面水量也开始不断增加。在经历了几十亿年的地球演变过程之后，我们现在所看到的江河湖海最后终于形成了。这些是不是挺奇妙？
水循环具有哪些意义，对我们的生活又有什么好处呢？
水循环可是自然界和人类生活中不可缺少的一环。它是大自然进行物质运动和能量转换的重要方式之一，并且把大气圈、水圈、岩石圈、生物圈都相互联系了起来。水循环不仅促进了自然界的能量转换，还维持了地球上水的动态平衡，对自然界中各类物质的新陈代谢起到了重要的作用。
第二节水的特性
水是灵动柔软的清透精灵，它无色无味，通体透明。它时而奔腾，时而又静默。它无端被人忽略，而又肩负重任承载生命。它食之无味，弃之又可惜。它有无限的好，可你知道它真正的特性是什么吗？
关于这个问题，我们应该更多地从理性的角度去分析，基本上可以从水的物理特性和化学特性这两方面去探究它。
1.水的物理特性
万变不离其宗——水的状态
对于水的物理特性，我们可以先从它的状态分析。
水与很多物质一样，可以分为固态、液态和汽态三种形式。除此以外，它还独具特色，三种形态可以兼容并同时存在。水的这种特性在物质丰富的大自然中可不多见，这也可以说是水的一项绝活。
如果按照这样的方式对自然界的水做一个初步的划分，那么高山上的积雪和极地上的冰层属于固态水，江河湖泊海洋是由液态水构成的，大气中的水蒸气则属于汽态水。当然，这些自然界的水也并不是永远固定不变的，它们总是没有耐性，容易厌倦自己的属性，并且它们还总是嫉妒自己另外两态兄弟的属性，于是它们常常暗自商量，时不时相互转换角色增加乐趣，没想到竟然上了瘾，还屡试不爽循环往复。当然，它们并不知道，这一转换循环一不小心就演化出了自然界变幻莫测的天气与气候现象。
千样姿态——水的相变
说完水的状态，我们来谈谈水的相变。通常情况下，我们把0℃称之为水的冰点，如果低于这个温度，水就由液态冻结成了固态。
如果高于这个温度，水就会由固态融化成液态。同样，液态水要在高于100℃的温度中停留片刻，就会立马变成汽态水，反之同理可得。
这100℃我们称之为沸点，当然这也不是绝对的，如果大气压力发生变化，这个结论也就不太妥当了。
举个例子，如果我们在高原上烧水，水绝对不会中规中矩地到100℃就立马沸腾。它可能不到100℃就咕嘟咕嘟了，什么原因呢？
因为高原上不似平原，它的气压较之正常往往要低于一个标准大气压值。所以，如果要在高原上煮食东西，人们要牢记的常识就是一定要备配高压锅。
冷暖自知——水的高热容性
提到水的高热容性，它的这种特性应该是非常奇妙的。在民间，人们有这样的说法：下雪不寒，化雪寒。这是为什么呢？其实这就与水的热容性有关。由于固态冰在变成液态时，它必须要吸收周围大量的热能量才能让自己融化，所以雪化时，我们周围的空气都被那些冰雪吸走了热量，剩下的当然就是异常的寒冷了。换句话说，液态水要想变成固态水，它就会吸收空气中大量的冷气。空气少了，冷气自然就会变得温暖。这就叫水的热容性。
水蜘蛛的秘密——水的力学性
对于水所展现出来的一些力学现象，其实在我们现实中经常能够看到。比如，水蜘蛛张开它自己的八条腿，四平八稳地趴在水面上；我们的硬币可以浮在水面上；塑料管也能站立着插在水中。这些奇妙的现象其实都来自于水自身的张力与附着力。它就像是毛细血管一样，对固态的东西有一种牵制和依附。我们可以称这种现象叫水的毛细现象。
最有说服力的例子是，我们常常穿一些棉质衣物，觉得非常吸汗，皮肤凉爽。这就是所谓水的毛细现象。正是因为水的毛细作用，汗液才能自动进入棉纤维的内部，从而起到了排汗的效果。
关于水的物理性，还有很多有趣的故事，书中会用另一种趣味性的形式逐一介绍，我们在这里就不一一赘述了。下面，我们来看看水的化学特质。
2.水的化学特质
从化学上说，水是极性很强的分子。
水分子的结构是由一个氧原子、两个氢原子，三个原子核组成的等腰三角形排列。在水分子中，由于两个氢氧键构成夹角，键的极性不能彼此抵消，因此水分子显极性，为极性分子。在水分子中，由于氧原子的电负性大于氢原子，因此它们的共用电子很大程度上偏向氧原子核，从而使氢核变成了一个带正电荷的原子核。而这个氢原子还可以与另一个水分子中带有负电荷的氧原子产生静电吸引作用，造成水分子之间相互结合起来，形成强烈的氢键，使水的凝聚体首先形成“长链的水”。
水分子的缔合，这个问题可以牵扯出反常膨胀及其解释现象。
在一般情况下，当物体的温度升高时，物体的体积就会膨胀、密度减小，也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象。然而水在由0℃温度升高时，出现了一种特殊的现象。人们通过实验得到了P－t曲线，即水的密度随温度变化而异常变化的曲线。在温度由0℃上升到4℃的过程中，水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的过程中，水的密度逐渐减小。由此，人们发现水在4℃时的密度最大。水在0℃至4℃的范围内，呈现出“冷胀热缩”的现象，称为反常膨胀。水的反常膨胀现象可以用氢键、结合水分子理论加以解释。
水有很强的溶解能力，是性能优良的溶剂。几乎所有的物质都可或多或少地溶解在水中。水的溶解能力，特别是对固体电解质的溶解，是和它的强极性与很高的介电常数有关的。一般情况下，放在水中的固体电解质，它们的正、负离子都会受到极性水分子的吸引，同样高的介电常数又使这些离子在水中的相互结合力仅为固体中的十八分之一。因此，这些离子难以在固体中保持而转入水中，形成了电解质溶液。
第三节水的分类
1.按水质区分水的类别
柔情似水——软水
鉴定水质的软、硬是从水中的化合物去判定的。
软水一般是指硬度低于8度的，同时又不含或较少含有钙镁化合物的水。天然软水一般指江水、河水、淡水湖水。
坚硬的水——硬水
硬水是指含较多的钙镁化合物，同时硬度高于8度的水。
水的硬度对日常生活影响是很大的。尤其高硬度的水质会严重地影响工业生产和人们的生活与健康。人不能长期饮用硬水，因为硬水加热后非但不会杀死细菌，还会出现较多的水垢，常喝容易得肾结石。水的硬度大时，洗衣服还不易起泡，清洁效果不强。如果外出旅行，人们喝到硬度不适当的水也会导致水土不服。
另外，壶内结水垢会使壶的导热性下降，工业锅炉的水垢可引起爆炸事故。所以，生活和工业用水均应适当控制水的硬度。
2.实验室常见水的种类
升腾后的凝结——蒸馏水
蒸馏水是指经过蒸馏处理后的水。这种水常用于试验，人们一般都认为蒸馏水是纯净物。
蒸馏水有它独特的功能，它能去除自来水内大部分的污染物，但也有一定的局限，对于那些挥发性的杂质无法去除。蒸馏水一般用在要求比较严格的化学实验上。根据蒸馏次数的差异，蒸馏水可以分为一次蒸馏水、二次蒸馏水和三次蒸馏水等。蒸馏次数越多，水的纯度就越高，纯度高的水通常用于有特殊要求的实验。
另外，蒸馏水是不容易储存的，只有新鲜的蒸馏水才没有细菌，否则储存太多容易滋生细菌。即便要储存，它的容器也很讲究，如果是非惰性的物质，水离子和容器的化学物质会析出造成二次污染。
去粗取精——去离子水
去离子水是指除去呈离子形式杂质后的纯水。制取这种水一般采用离子交换树脂处理的方法，去掉水中的钠、钙、铁、铜等元素的阳离子以及氯、溴等元素的阴离子。
应用离子交换树脂方法去除水中的阴离子和阳离子后，水中仍然会存在可溶性的有机物，其可以污染离子交换柱从而降低其功效。
去离子水在存放之后，也容易引起细菌的繁殖。
电力十足——电解水
电解水主要是指通过电流将水中的阴离子移到带负电的阴极，阳离子移到带正电的阳极，使化合物分为二极的水。电解水是目前世界上先进国家公认最安全、最先进的饮用水。它呈弱碱性，能维持体内的酸碱平衡。电解水的渗透和溶解力也超强，其能促进体内的新陈代谢，提高人的机体的免疫力。
纯洁如你——超纯水
超纯水指将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。这种水一般工艺很难达到，也不容易提取。制取这种水，一般要采用预处理、反渗透技术、超纯化处理以及后级处理四个步骤，多级过滤、高性能离子交换单元、超滤过滤器、紫外灯等多种处理方法加工提取。
滤出的清透——反渗水
反渗水是指利用水分子的压力，通过反渗透膜而形成的纯水。利用这种方法制取反渗水后，水中的杂质就被反渗透膜排除在外。
反渗水在很多方面都要优于蒸馏水和去离子水，利用反渗透技术可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。但由于反渗透膜在提水过程中发挥着重要作用，所以不同厂家生产的反渗透膜对反渗水的质量也就影响很大。
3.饮用水的种类
近年来，随着生活水平的提高和对健康要求的增强，人们对饮用水的水质也提出了更高的要求。在日常生活中，我们的饮用水主要来源于天然水、纯净水、矿泉水、蒸馏水、高氧水、磁化水、离子水等等。
对人体来说，注意营养卫生科学地用水是很重要的。
大自然的馈赠——天然水
从广义上说，天然水是指地球表面上自然存在的水的总称，包括海洋水、海底沉积物中的孔隙水以及冰川、河流湖泊和大气中的水。
而狭义的天然水就指瓶装的只需稍稍处理后的地表水或地下储存的泉水、矿泉水、自流井水。它既去除了原水中极少的杂质和有害物质，又保持了原水的营养成分和对人体有益的各类矿物质及微量元素。
天然水是小分子团水，属于硬水和弱碱性水，是相对的“健康水”。虽然这种水属于硬水，但适当地喝对身体健康也是有利的。