H2O幾乎是這個(gè)世界上最簡(jiǎn)單的分子

地球上所有的生命都需要水，不需要水的生物對(duì)我們來(lái)說(shuō)難以想象，找起來(lái)就比較迷茫

基于液氨、液態(tài)甲烷、液態(tài)硫化氫的生命世界

液氨：冷，孕育生命化學(xué)反應(yīng)速率極低

液態(tài)甲烷：非極性，溶解性低

液態(tài)硫化氫：氣味刺鼻

為什么重要：反常性質(zhì)

1. 熔點(diǎn)沸點(diǎn)異常高：同時(shí)存在三態(tài)

水的三態(tài)轉(zhuǎn)化使地球上有了冰霜雨雪，有了水在海洋、湖泊和河流中的循環(huán)，即自然界的水循環(huán)。冰霜的凍蝕使地表巖石破碎，形成土壤；使山峰逐漸降低高度。雨水對(duì)地表環(huán)境的影響是最大的，主要是河流對(duì)地表的沖刷和侵蝕、對(duì)泥土和巖石的搬運(yùn)和堆積，能極大地改變地表形態(tài)，從而影響地表環(huán)境，甚至氣候。

原理：氫鍵（范德華力）：一種特殊的分子間或分子內(nèi)相互作用

形成條件：有些分子是有極性的（有永久的電極，因?yàn)殡娮臃植疾痪鶆颍┧肿泳褪菢O性分子，兩個(gè)氫原子通過(guò)與氧原子共享電子來(lái)結(jié)合，但電子沒(méi)有平均分布因?yàn)檠踉訉?duì)電子的吸引力更強(qiáng)，氧原子那端是負(fù)極，氫原子那端是正極，使原子的兩個(gè)鍵的兩邊都有電荷，這兩個(gè)鍵稱為極性共價(jià)鍵。當(dāng)極性分子靠近時(shí)，分子間產(chǎn)生范德華力，因?yàn)樗鼈兊臉O點(diǎn)是相反的。水分子正極吸引負(fù)極的這種特別強(qiáng)的范德華力叫氫鍵。

水、氨、氟化氫都有氫鍵，DNA雙螺旋也是靠氫鍵相互吸引

熔化、汽化本質(zhì)上是升溫克服分子間的范德華力，范德華力越強(qiáng)，熔點(diǎn)沸點(diǎn)就越高。

• 氫鍵導(dǎo)致了水的另一種特殊性質(zhì)：水在液態(tài)下的分子排布反而比固態(tài)更加致密（冰比水輕）

固態(tài)冰：四面體結(jié)構(gòu)，形成氫鍵網(wǎng)格，分子間距離變大

冰比水輕為生命進(jìn)化提供了良好環(huán)境條件

沒(méi)有水，不可能進(jìn)化出生命。大多數(shù)物質(zhì)都符合熱脹冷縮的規(guī)律，但水結(jié)冰后體積沒(méi)有縮小，而是增大，這一特征使水結(jié)冰后漂浮在水面，這能保證地球上的水不會(huì)被凍結(jié)成為一塊冰。因?yàn)榧偃绮皇沁@樣，冰的密度如果大于水，水結(jié)冰后就會(huì)沉入水下，而水底的溫度比水面低，這樣冰就難以融化，水反復(fù)結(jié)冰沉入水下，長(zhǎng)期下來(lái)，整個(gè)地球表面上的水將全部結(jié)成冰。沒(méi)有液體的水，也就不會(huì)有生命的產(chǎn)生了。我們應(yīng)該慶幸冰的密度比水小這個(gè)自然界饋贈(zèng)給生命的水特性。水面結(jié)冰不僅保證了地球上存在液體的水，也能減少冰下水熱量的散失，讓水維持相對(duì)高的溫度，這也是生命進(jìn)化的重要條件。當(dāng)環(huán)境溫度增加時(shí)，水面上的冰可以吸收熱量融化成為水，這樣能保持周圍水溫不會(huì)因?yàn)闅鉁刈兓黠@改變。

• 另一個(gè)反?，F(xiàn)象：4°C水密度最大

因?yàn)樗咏?°時(shí)要變成冰，密度要變小

水分子TIP5模型：保證最重的4°的水沉到水底，海洋縱向溫度分布（圖），深海中，動(dòng)物可以四季暢游，不擔(dān)心被凍死

保護(hù)海洋