氫氧化合物

水包括天然水（河流、湖泊、大氣水、海水、地下水等），人工制水（通過化學反應使氫氧原子結合得到水）。水（化學式：H₂O）是由氫、氧兩種元素組成的無機物，在常温常壓下為無色無味的透明液體。水是地球上最常見的物質之一，是包括人類在內所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。

2.水在1個大氣壓（atm，1atmosphere）時（101.325kPa），温度在0 ℃以下為固體（固態水），0℃為水的冰點。從0℃~100℃之間為液體（通常情況下水呈現液態）。100℃以上為氣體（氣態水），100℃為水的沸點。純水在0℃時密度為999.87kg/m³，在沸點時水的密度為958.38kg/m³，密度減小4%。在4℃是密度最大，為1 000kg/m³。水的比熱容為4.2×10³J/(kg·℃)

分子式： H₂O 分子量：18.02

沸點：100℃（一個標準大氣壓下）

1.穩定性：在2 000℃以上才開始分解。

水的電離：純水中存在下列電離平衡：H₂O==可逆==H⁺+OH^- 或H₂O+H₂O==可逆==H₃O⁺+OH^-

注:"H₃O⁺"為水合氫離子，為了簡便，常常簡寫成H⁺，純水中氫離子物質的量濃度為10^-7mol/L。

2.水的氧化性：水跟較活潑金屬或碳反應時，表現氧化性，氫被還原成氫氣2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑

Mg+2H₂O=Mg(OH)₂+H₂↑

3Fe+4H₂O（水蒸氣）=Fe₃O₄+4H₂↑

C+H₂O=CO↑+H₂↑（高温）

3.水的還原性：

最活潑的非金屬氟可將水中負二價氧，氧化成氧氣，水錶現還原性 2F₂+2H₂O=4HF+O₂↑

4.水的電解：

水在電流作用下，分解生成氫氣和氧氣，工業上用此法制純氫和純氧 2H₂O=2H₂↑+O₂↑

5.水化反應：

水可跟活潑金屬的鹼性氧化物、大多數酸性氧化物以及某些不飽和烴發生水化反應。

Na₂O+H₂O=2NaOH

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

SO₃+H₂O=H₂SO₄

P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄

CH₂=CH₂+H₂O←→C₂H₅OH

6.水解反應

氮化物水解：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg(OH)₂↓+2NH₃↑

碳化鈣水解： CaC₂（電石）+2H₂O=Ca(OH)₂+C₂H₂↑

鹵代烴水解： C₂H₅Br+H₂O←→C₂H₅OH+HBr

醇鈉水解：C₂H₅ONa+H₂O→C₂H₅OH+NaOH

酯類水解：CH₃COOC₂H₅+H₂O←→CH₃COOH+C₂H₅OH

多糖水解：(C₆H₁₀O₅)_n+nH₂O←→nC₆H₁₂O₆

7.水分子的直徑

數量級為10的負十次方，一般認為水的直徑為2~3個此單位.。

水在常温常壓下為無色無味的透明液體。在自然界，純水是罕見的，水通常多是酸、鹼、鹽等物質的溶液，習慣上仍然把這種水溶液稱為水。純水可以用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾取得，當然，這也是相對意義上純水，不可能絕對沒有雜質。水是一種可以在液態、氣態和固態之間轉化的物質。固態的水稱為冰；氣態叫水蒸氣。水汽温度高於374.2℃時，氣態水便不能通過加壓轉化為液態水。

在20℃時，水的熱導率為0.006J/(s·cm·K)，冰的熱導率為0.023 J/(s·cm·K)，在雪的密度為0.1×10³kg/m³時，雪的熱導率為0.00029J/(s·cm·K)。水的密度在3.98℃時最大，為1×10³kg/m³，温度高於3.98℃時，水的密度隨温度升高而減小 ，在4℃時，水的密度最大，在0～3.98℃時，水不服從熱脹冷縮的規律，密度隨温度的升高而增加。水在0℃時，密度為0.99987×10³kg/m³，冰在0℃時，密度為0.9167×10³kg/m³。因此冰可以浮在水面上。

分子式：H2O2

分子結構：O原子以sp3雜化軌道成鍵、分子為共價極性分子。

相對分子質量： 34.01

H.O兩種元素的質量比：(1×2):(16×2)=2:32=1:16

外觀與性狀： 水溶液為無色透明液體，有微弱的特殊氣味。純過氧化氫是淡藍色的油狀液體。

主要成分： 工業級分為27.5%、35%兩種。熔點(℃)： -0.89℃(無水)

沸點(℃)： 152.1℃(無水)

折射率：1.4067（25℃）

相對密度(水=1)： 1.46(無水)

飽和蒸氣壓(kPa)： 0.13(15.3℃)

溶解性：能與水、乙醇或乙醚以任何比例混合。不溶於苯、石油醚。

結構：H-O-O-H 沒有手性，由於-O-O-中O不是最低氧化態，故不穩定，容易斷開。

溶液中含有氫離子，而過氧根在氫離子的作用下會生成氫氧根離子，其中氫離子濃度大於氫氧根離子濃度。

毒性LD50（mg/kg）：大鼠皮下700。

燃爆危險： 本品助燃，具強刺激性。

1.取5ml5%的過氧化氫溶液於試管中，將帶火星的木條伸入試管中，木條沒有復燃。

2.取5ml5%的過氧化氫溶液於試管中，加熱，再將帶火星的木條伸入試管中，木條復燃。

3.取5ml5%的過氧化氫溶液於試管中，加入少量二氧化錳，再將帶火星的木條伸入試管中，木條復燃。二氧化錳做催化劑，和過氧化氫反應生成氧氣和水。

（一）、過氧化氫 1、過氧化氫的分子結構 過氧化氫是含有極性鍵和非極性鍵的極性分子，其結構式為H—O—O—H，電子式為： 2、過氧化氫的物理性質 過氧化氫是一種無色黏稠的液體，它的水溶液俗稱雙氧水。 3、過氧化氫的化學性質：

（1）H₂O₂是二元弱酸，具有酸性

（2）氧化性

H₂O₂+2KI+2HCl=2KCl+I2+2H2O

2Fe₂⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe₃⁺+2H₂O

H2O2+H₂S=S↓+2H₂O H₂O₂+SO₂=H₂SO₄

注：在酸性條件下H₂O₂的還原產物為H₂O，在中性或鹼性條件其還原產物為氫氧化物。

（3）還原性

2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑+8H₂O

H₂O₂+Cl₂=2HCl+O₂ 注：H₂O₂的氧化產物為O₂

（4）不穩定性 4、 H₂O₂的保存方法 實驗室裏常把H₂O₂裝在棕色瓶內避光並放在陰涼處。5、H₂O₂的用途作消毒、殺菌劑，作漂白劑、脱氯劑，純H₂O₂還可作火箭燃燒的氧化劑等。

電解雙氧水會生成臭氧和水，同時水又生成氫氣和氧氣。

分步反應化學方程式：

一、3H2O2=（通電）=3H2O+O3↑

二、2H2O=（通電）=2H2↑+O2↑

總反應化學方程式為：

6H2O2=（通電）=6H2↑+2O3↑+3O2↑

首次生成的臭氧顏色為橙黃。

在不同的情況下可有氧化作用或還原作用。可用氧化劑、漂白劑、消毒劑、脱氯劑，並供火箭燃料、有機或無機過氧化物、泡沫塑料和其他多孔物質等。

醫用雙氧水(3%左右或更低)是很好的消毒劑。

工業用是10%左右用於漂白,作強氧化劑,脱氯劑,燃料等。

實驗用做制O₂原料。

化學式：HO₂

由臭氧和水反應而得。

H₂O + O₃ ==== 2HO₂

近來意大利科學家發現O₄後，又有一新的製取方法：

H₂ + O₄ ==== 2HO₂（條件只需微熱）

反應在冷凝管中進行，可穩定保存在棕色細口瓶中。

藍色液體，氧化性很強，又擬鹵素氫化物的性質：

HO₂ + AgNO₃ ==== AgO₂↓（微溶） + HNO₃

8HO₂ + 2MnO₂ ==== 2HMnO₄ + 3H₂↑ +6O₂↑

電解：2HO₂ ==== H₂↑ + O₄↑

將活潑金屬投入其中會燃燒起來，同時在表面分解產生的氫氣也會燃燒，有時甚至會發生爆炸。因此超氧化氫又被稱為“火氫水”。

據説0.5%～2%的火氫水殺毒效果不亞於雙氧水，因此火氫水可能成為一種新的消毒劑使用。

另外，反應8HO₂ + 2MnO₂ ==== 2HMnO₄ + 3H₂↑ +6O₂↑ 可用於製氧氣（利用向上排空氣法可除去氫氣）。

一般以雙分子形式存在，十分不穩定，加熱會爆炸。

一種弱酸，也是一種自由基，具有極高的活性。超氧化物(超氧化鉀/銣/銫/鈣/鍶/鋇)於冷水或稀酸反應可生成,常温存在時間極短，很快分解成水和氧氣。4HO₂=2H₂O+3O₂↑。因而是很強的氧化劑.

超氧酸分子中含有未成對電子，因此具有順磁性，中心氧原子為sp3雜化，不能形成π鍵，是和左右的原子分別形成兩個σ鍵。

過三氧化氫也稱為“三氧化氫”或“三氧化二氫”，其化學式為“H₂O₃”或“HOOOH”，是氫元素的氧化物。H2O3在常温下為無色至微紫色液體，易揮發，有魚腥味。是一種不穩定的化合物，在水溶液中會分解為水和單線態氧：

上述反應的逆反應（向水分子中插入單線態氧原子）一般情況下由於單線態氧原子不足而速率小於正反應速率。

理論研究表明，過三氧化氫有順式和反式共兩種異構體，其中反式異構體比順式異構體更穩定。二階全活化空間微擾理論（complete active space perturbation theory of second order，CASPT2）預測結果顯示，在單激發態中，順式過三氧化氫壽命最長的激發態為21A，躍遷能為167.43nm，壽命為1.44×10s；而反式過三氧化氫壽命最長的激發態為21A，其躍遷能為165.52nm，壽命為2.07×10s。

在生命系統中，臭氧是由單線態氧形成的，推測其原理是：臭氧是單線態氧與水產生的H₂O₃的抗體催化產物。

過三氧化氫可由O3和H2O2的反應或水的電解少量製備。用以上兩種反應制得的過H2O3的量雖然較少，但已可檢測出其存在。

若需獲得大量H₂O₃，則要利用有機還原劑（例如氫化偶氮苯）在有機溶劑中低温還原O₃，H2O₃也能在有機過三氧化氫分解時產生（ROOOH）。

O₃與H₂O₂反應（過臭氧化）的過程也被稱為“過臭氧過程”（Peroxone process）。而O₃與H₂O₂的混合物曾被用作含有各種有機化合物的地下水的處理劑。上述反應也能產生H₂O₅及一些環狀化合物。

光譜學分析已指出H₂O₃分子具有曲折的結構（H-O-O-O-H），具有C2對稱性，其中，H₂O₃中O-O鍵的鍵長約為142.8pm，略短於H₂O₃中的146.4pm。O-H鍵的鍵長為96.6pm，H-O-O鍵角為101.9°，O-O-O鍵角為106.8°，H-O-O-O二面角為81.2°。

H₂O₃還可能以多種二聚體及三聚體的形式存在。

H₂O₃是一種弱電解質，其酸性比H₂O₂略強，在溶液中可電離產生H⁺和OOOH^-。

其能自發地分解為水與單線態氧。室温下有機溶劑中的H₂O₃的半衰期約為16min，而H₂O₃在水中的半衰期只有幾毫秒。

H₂O₃能與有機硫化物反應生成亞碸，但對這類反應的瞭解仍不多。

由於在生命系統中H₂O₃像臭氧/過氧化氫混合物一樣，也能由人體內的抗體能產生，並利用其強氧化性對抗入侵的細菌等病原體。所以新近的研究認為H₂O₃是上述混合物中起抗菌作用的活性物質。生命系統中H2O3由免疫細胞產生的單線態氧和水反應獲得（該化學反應的方向視各物質的濃度而定）。

2005年，H₂O₃被利用微波光譜學在超音速客機中發現，其分子呈現反式構象（trans conformation），其中的O-O鍵短於H₂O₂中的O-O鍵。

計算化學方面的預測表明還可能有包含更多氧原子的鏈狀分子（或多氧化氫）存在，在低温氣體中，甚至連具有無數個氧原子的鏈也可能存在。

在該證據支持下，一項對星際物質中的這類物質的尋找可能將會展開。

一種弱酸，也是一種自由基，具有極高的活性。臭氧化物(臭氧化鈉/鉀/銣/銫/鈣/鍶/鋇)於冷水或稀酸反應可生成，常温存在時間極短，很快分解成水和氧氣。4HO₃=2H₂O+5O₂↑因而是很強的氧化劑。

臭氧酸分子中含有未成對電子，因此具有順磁性。中心氧原子為sp2雜化，用一個電子與端邊氫原子形成σ鍵,用兩個電子與端邊氧原子成單電子形成三電子π鍵。