水对生命的重要性

水對生命的重要性

一、水是生物體內含量最多的物質二、水分子具有極性

三、水是最佳的溶劑四、水具有較大的比熱

五、水具有相當大的蒸發熱六、水於4℃時的密度最大七、水具有輕微的解離度

一、水是生物體內含量最多的物質：

1.所有的生物體內，大多數質量都是由水所構成。例如：人體約有70%是水，水母

和某些水生植物體內則含有95%的水。

2.在人體內，骨骼含有20%的水，而腦則含有80%的水。在胚胎細胞和較年輕的細

胞內，水的含量較多。當年紀愈大，人體內水的含量就慢慢減少。

3.水是生物體內最主要的構成物質，也是影響生物的主要環境因素。因此許多生物

都生活在海中，或是淡水的河川、湖泊。

4.水具有獨特的物理性質和化學性質，使得生命能夠在地球上出現、繁衍、演化。

二、水分子具有極性：

1.水分子中的氧原子吸引氫原子的電子，使得氫原子帶少量正電荷、氧原子帶少量

負電荷，因此水分子同時帶有正負相反的電荷而具有極性。

2.水分子具有極性，而使水具有內聚力和附著力兩種主要的作用力。

三、水是最佳的溶劑：

1.水分子具有極性，能吸引其他帶電荷的分子，使其他分子間的吸引力減弱，因此

水能溶解許多不同的物質，而且具有非常強的溶解力。

2.由於水具有溶劑的特性，會使某些化合物在水溶液中形成離子，因此水有助於加

速化學反應。而且在生物組織內的化學反應中，水本身也常常是反應物或者是產物。

3.植物經由光合作用，由水產生氧氣供給動物呼吸，而水所含的氫原子，則用於合

成有機物。

4.水也是生物體內重要的潤滑劑，在人體內臟器互相磨擦的地方，或關節內骨骼互

相接觸的地方，都有富含水分的體液，發揮潤滑的作用。

四、水具有較大的比熱：

1.水分子間具有氫鍵，因此水具有很大的比熱（S＝1），若要使水溫升高1℃，需

要較大的能量。

(1)一般物質的溫度升高，就是因為加入的熱能使其分子的動能增加，加速分子的

運動。

(2)對水而言，加入的大部分能量是用來打斷水分子的氫鍵，只有少部分能量用來

升高水的溫度、加速水分子的運動。

2.要使水溫上升或降低，都需要很大的熱量變化，所以海洋及其他較大的水體都保

持相當穩定的溫度，因此海洋為生物提供了一個溫度相當穩定的生活環境。

3.陸地上的生物體內含有大量水分，有助於維持體內溫度的恆定。

4.化學反應速率受溫度的影響很大，大約每上升10℃，反應速率就會增加一倍。但

是，生物體內許多重要的化學反應，都只能在相當窄的溫度範圍內發生，因此生物體內的水分便有助於使溫度的變化減低至最小程度。

五、水具有相當大的蒸發熱：

1.由於水分子間具有氫鍵，所以水具有相當大的蒸發熱，大約需要500卡的熱量才

能將1克的水蒸發為水蒸氣。

2.當水由液態變為氣態時，會吸收大量的熱，所以人體可以藉由出汗來揮發過量的

熱，植物藉陽光由葉片蒸散水分來調節溫度。

3.因為水具有高度的導熱性，所以水分可使生物體內的熱得以均勻分佈。

4.當液態水變為冰的時候，將會釋出大量的熱至環境中。因為地球表面具有大量的

水，藉著水的三態變化，可以維持整個地球溫度的穩定。

六、水於4℃時的密度最大：

1.因為水分子間具有氫鍵，致使4℃的水具有最大的密度。

2.當溫度低於4℃時，水的密度反而變小，此種擴張作用的發生，是因為氫鍵在低

溫時使得水分子變得更為堅硬，而且排列得更有秩序，因此冰的密度便小於水的密度，而使得冰能夠浮在水面上。

3.水分子的擴張，發生在水完全結凍之前，因此湖泊總是先從表面結冰，而不是從

湖底開始結冰。

4.當水溫降低時，較冷的水（0℃～4℃之間的水）由於密度較小，所以會升到湖泊

的表面，然後冷凍成為固體的冰。這層冰能將下層的水與外頭的冷空氣隔絕，所以下層的水就比較不會結冰，使得在湖中生存的生物能夠在冰層以下的水域中度過嚴含的冬天。

七、水具有輕微的解離度：

1.水具有輕微的解離度，可解離成氫離子和氫氧根離子：H2O H＋＋OH－。

2.在純水中，只有非常少量的水分子會解離成離子。由於一個水分子會解離成一個

氫離子和一個氫氧根離子，所以在純水中氫離子和氫氧根離子的濃度完全相等，濃度是10-7莫耳/升。

3.水具有輕微的解離度，因此水溶液中的氫離子和氫氧根離子便具有酸鹼緩衝作

用，可影響酵素活動。

試題範例

【答案】(A)(C)(D)

【詳解】(B)表面張力所造成(E)是一種可逆反應。