水性质表

此页面给出水的性質的补充数据。除非另有说明，否则数据均在标准状况测得。

结构和性质

结构和性质
折射率, n_D	1.333（20 °C）
相对电容率[1]	88.00（0 °C） 86.04（5 °C） 84.11（10 °C） 82.22（15 °C） 80.36（20 °C） 78.54（25 °C） 76.75（30 °C） 75.00（35 °C） 73.28（40 °C） 71.59（45 °C） 69.94（50 °C） 66.74（60 °C） 63.68（70 °C） 60.76（80 °C） 57.98（90 °C） 55.33（100 °C）
键能	492.215 kJ/mol O–H键离解能[2]
键长	95.87 pm（平衡）[3]
分子结构	104.48°（平衡）[4][5]
磁化率	−9.04 × 10⁻⁶国际单位制体积单位[6]

热力学性质

相特性
三相点	273.16 K（0.01 °C），611.73 Pa
临界点	647 K（374 °C），22.1 MPa
273.15 K熔化焓，Δ_熔H	6.01 kJ/mol
273.15 K，1 bar熔化熵，Δ_熔S	22.0 J/(mol·K)
标准汽化焓，Δ_汽H^o	44.0 kJ/mol
373.15 K汽化焓，Δ_汽H	40.68 kJ/mol
标准汽化熵，Δ_汽S^o	118.89 J/(mol·K)
373.15 K汽化熵，Δ_汽S	109.02 J/(mol·K)
273.15 K升华焓，Δ_升H	51.1 kJ/mol
273.15 K，1 bar标准升华熵，Δ_升S	~144 J/(mol·K)
摩尔凝固点常数	−1.858 °C kg/mol
摩尔沸点常数	0.512 °C kg/mol
固态性质
标准摩尔生成焓，Δ_fH^o_固	−291.83 kJ/mol
标准摩尔熵，S^o_固	41 J/(mol K)
熱容量，c_p	12.2 J/(mol K)（−200 °C） 15.0 J/(mol K)（−180 °C） 17.3 J/(mol K)（−160 °C） 19.8 J/(mol K)（−140 °C） 24.8 J/(mol K)（−100 °C） 29.6 J/(mol K)（−60 °C） 32.77 J/(mol K)（−38.3 °C） 33.84 J/(mol K)（−30.6 °C） 35.20 J/(mol K)（−20.8 °C） 36.66 J/(mol K)（−11.0 °C） 37.19 J/(mol K)（−4.9 °C） 37.84 J/(mol K)（−2.2 °C）
液态性质
标准摩尔生成焓，Δ_fH^o_液	−285.83 kJ/mol
标准摩尔熵，S^o_液	69.95 J/(mol K)
熱容量，c_p	75.97 J/(mol K)，4.2176 J/(g·K)（0 °C） 75.42 J/(mol K)，4.1921 J/(g·K)（10 °C） 75.33 J/(mol K)，4.1818 J/(g·K)（20 °C） 75.28 J/(mol K)，4.1814 J/(g·K)（25 °C） 75.26 J/(mol K)，4.1784 J/(g·K)（30 °C） 75.26 J/(mol K)，4.1785 J/(g·K)（40 °C） 75.30 J/(mol K)，4.1806 J/(g·K)（50 °C） 75.37 J/(mol K)，4.1843 J/(g·K)（60 °C） 75.46 J/(mol K)，4.1895 J/(g·K)（70 °C） 75.58 J/(mol K)，4.1963 J/(g·K)（80 °C） 75.74 J/(mol K)，4.2050 J/(g·K)（90 °C） 75.94 J/(mol K)，4.2159 J/(g·K)（100 °C）
气态性质
标准摩尔生成焓，Δ_fH^o_气	−241.83 kJ/mol
标准摩尔熵，S^o_气	188.84 J/(mol K)
熱容量，c_p	36.5 J/(mol K)（100 °C） 36.1 J/(mol K)（200 °C） 36.2 J/(mol K)（400 °C） 37.9 J/(mol K)（700 °C） 41.4 J/(mol K)（1000 °C）
熱容量，c_v	27.5 J/(mol K)（100 °C） 27.6 J/(mol K)（200 °C） 27.8 J/(mol K)（400 °C） 29.5 J/(mol K)（700 °C） 33.1 J/(mol K)（1000 °C）
绝热指数， γ = c_p/c_v	1.324（100 °C） 1.310（200 °C） 1.301（400 °C） 1.282（700 °C） 1.252（1000 °C）
范德瓦耳斯常数	a = 553.6 L² kPa/mol² b = 0.03049 L/mol

液体物理性质

纯水的表面张力与温度的关系

冰和水的密度与温度的关系

水中的声速
25 °C蒸馏水	1498 m/s
其它温度[7]	1403 m/s（0 °C） 1427 m/s（5 °C） 1447 m/s（10 °C） 1481 m/s（20 °C） 1507 m/s（30 °C） 1526 m/s（40 °C） 1541 m/s（50 °C） 1552 m/s（60 °C） 1555 m/s（70 °C 1555 m/s（80 °C） 1550 m/s（90 °C） 1543 m/s（100 °C）
密度[8][9]
0.983854 g/cm³ （−30 °C）	0.99221 g/cm³（40 °C）
0.993547 g/cm³ （−20 °C）	0.99022 g/cm³（45 °C）
0.998117 g/cm³ （−10 °C）	0.98804 g/cm³（50 °C）
0.9998395 g/cm³（0 °C）
0.999972 g/cm³（3.984 °C）[10]	0.98570 g/cm³（55 °C）
0.9999720 g/cm³（4 °C）	0.98321 g/cm³（60 °C）
0.99996 g/cm³（5 °C）	0.98056 g/cm³（65 °C）
0.9997026 g/cm³（10 °C）	0.97778 g/cm³（70 °C）
0.9991026 g/cm³（15 °C）	0.97486 g/cm³（75 °C）
0.9982071 g/cm³（20 °C）	0.97180 g/cm³（80 °C）
0.9977735 g/cm³（22 °C）	0.96862 g/cm³（85 °C）
0.9970479 g/cm³（25 °C）	0.96531 g/cm³（90 °C）
0.9956502 g/cm³（30 °C）	0.96189 g/cm³（95 °C）
0.99403 g/cm³（35 °C）	0.95835 g/cm³（100 °C）
温度低于0 °C时为过冷水。
黏度[11]
1.7921 mPa·s (cP)（0 °C）
1.5188 mPa·s（5 °C）	0.5064 mPa·s（55 °C）
1.3077 mPa·s（10 °C）	0.4688 mPa·s（60 °C）
1.1404 mPa·s（15 °C）	0.4355 mPa·s（65 °C）
1.0050 mPa·s（20 °C）	0.4061 mPa·s（70 °C）
0.8937 mPa·s（25 °C）	0.3799 mPa·s（75 °C）
0.8007 mPa·s（30 °C）	0.3635 mPa·s（80 °C）
0.7225 mPa·s（35 °C）	0.3355 mPa·s（85 °C）
0.6560 mPa·s（40 °C）	0.3165 mPa·s（90 °C）
0.5988 mPa·s（45 °C）	0.2994 mPa·s（95 °C）
0.5494 mPa·s（50 °C）	0.2838 mPa·s（100 °C）
表面张力[12]
75.64 dyn/cm（0 °C）	69.56 dyn/cm（40 °C）
74.92 dyn/cm（5 °C）	68.74 dyn/cm（45 °C）
74.22 dyn/cm（10 °C）	67.91 dyn/cm（50 °C）
73.49 dyn/cm（15 °C）	66.18 dyn/cm（60 °C）
72.75 dyn/cm（20 °C）	64.42 dyn/cm（70 °C）
71.97 dyn/cm（25 °C）	62.61 dyn/cm（80 °C）
71.18 dyn/cm（30 °C）	60.75 dyn/cm（90 °C）
70.38 dyn/cm（35 °C）	58.85 dyn/cm（100 °C）

高纯水在饱和压力下的电导率[13]
温度，°C	电导率，μS/m
0.01	1.15
25	5.50
100	76.5
200	299
300	241

水/蒸气平衡性质

蒸气与液态水平衡的蒸气压公式[14]：

\log _{10}P=A-{\frac {B}{T-C}},

其中P为平衡水汽压，单位为kPa，T为温度，单位为K。

若T = 273 K至333 K：A = 7.2326；B = 1750.286；C = 38.1。

若T = 333 K至423 K：A = 7.0917；B = 1668.21；C = 45.1。

水蒸气表[15]
温度（°C）	压强（kPa）	液体H值（J/g）	Δ_汽H （J/g）	W_汽（J/g）	蒸气ρ值（kg/m³）
0	0.612	0.00	2496.5	126.0	0.004845
10	1.227	42.0	2473.5	130.5	0.009398
20	2.336	83.8	2450.9	135.1	0.01728
30	4.242	125.6	2427.9	139.7	0.03036
40	7.370	167.2	2404.9	144.2	0.05107
50	12.33	209.0	2381.4	148.7	0.08285
60	19.90	250.8	2357.6	153.0	0.1300
70	31.15	292.7	2332.9	157.3	0.1979
80	46.12	334.6	2307.7	161.5	0.2931
90	70.10	376.6	2282.6	165.5	0.4232
100	101.32	419.0	2256.3	169.4	0.5974
110	143.27	460.8	2229.5	173.1	0.8264
120	198.50	503.2	2201.4	176.7	1.121
130	270.13	545.8	2172.5	180.2	1.497
140	361.4	588.5	2142.8	183.2	1.967
150	476.0	631.5	2111.8	186.1	2.548
160	618.1	674.7	2080.0	188.7	3.263
170	792.0	718.5	2047.0	190.6	4.023
180	1002.7	762.5	2012.2	192.8	5.165
190	1254.9	807.0	1975.8	194.5	6.402
200	1554.3	851.9	1937.3	195.6	7.868
210	1907.9	897.5	1897.5	196.3	9.606
221.1	2369.8	948.5	1850.2	196.6	11.88
229.4	2769.6	987.9	1812.5	196.2	13.87
240.6	3381.1	1040.6	1759.4	195.1	16.96
248.9	3904.1	1080.3	1715.8	193.7	19.66
260.0	4695.9	1134.8	1653.9	190.8	23.84
271.1	5603.4	1195.9	1586.5	186.9	28.83
279.4	6366.5	1240.7	1532.5	183.3	33.18
290.6	7506.2	1302.3	1456.3	177.4	39.95
298.9	8463.9	1350.0	1394.8	172.2	45.93
310.0	9878.0	1415.7	1307.7	164.2	55.25
321.1	11461	1483.9	1212.7	154.5	66.58
329.4	12785	1537.9	1133.2	145.6	76.92
340.6	14727	1617.9	1007.6	130.9	94.25
348.9	16331	1687.0	892.0	117.0	111.5
360.0	18682	1797.0	694.0	91.0	145.3
371.1	21349	1968.3	365.0	47.0	214.5
374.4	22242	2151.2	0	0	306.8
温度（°C）	压强（kPa）	液体H值（J/g）	Δ_汽H （J/g）	W_汽（J/g）	蒸气ρ值（kg/m³）

上表中的数据给出了在液态水可存在的温度范围内各种温度下的水-蒸气平衡值。第二列给出平衡压强，单位为kPa。第三列是每克液体相对于0℃水的热含量。第四列是每克液体的汽化热。第五列是每克液体变成蒸汽所做的功PΔV。第六列是蒸气的密度。

各种压强下冰的熔点

数据取自第44版《CRC化学和物理手册》第2390页。

压强/kPa	温度/°C
101.325	0.0
32950	−2.5
60311	−5.0
87279	−7.5
113267	−10.0
138274	−12.5
159358	−15.0
179952	−17.5
200251	−20.0
215746	−22.1

冰的各种形式

各种形式的冰的性质[16]
冰的形式	密度 g/cm³	晶体结构	三相点	三相温度 °C	三相压强 MPa
I_h	0.92	六方晶系	液、气、I_h	0.01	0.000612
			液、I_h、III	−22.0	207.5
			I_h、II、III	−34.7	212.9
I_c	0.92	立方晶系
II	1.17	六方晶系	I_h、II、III	−34.7	212.9
			II、III、V	−24.3	344.3
			II、V、VI	−55（估计）	620
III	1.14	四方晶系	液、I_h、III	−22.0	207.5
			液、III、V	−17	346.3
			I_h、II、III	−34.7	212.9
			II、III、V	−24.3	344.3
IV	1.27	菱面体晶系
V	1.23	单斜晶系	液、III、V	−17	346.3
			液、V、VI	0.16	625.9
			II、III、V	−24.3	344.3
			II、V、VI	−55（估计）	620
VI	1.31	四方晶系	液、V、VI	0.16	625.9
			液、VI、VII	81.6	2200
			II、V、VI	−55（估计）	620
			VI、VII、VIII	≈5	2100
VII	1.50	立方晶系	液、VI、VII	81.6	2200
			VI、VII、VIII	≈5	2100
			VII、VIII、X	−173	62000
VIII	1.46	四方晶系	VI、VII、VIII	≈5	2100
VIII	1.46	四方晶系	VII、VIII、X	−173	62000
IX	1.16	四方晶系
X	2.46	立方晶系	VII、VIII、X	−173	62000
XI^‡	0.92	正交晶系	气、I_h、XI	−201.5	0（预期）
XII	1.29	四方晶系
XIII	1.23	单斜晶系
XIV	1.29	正交晶系

^‡XI三相点理论上存在，但从未有实验可得。

相图

水的压强-温度相图。罗马数字表示不同形式的冰

氯化钠的水溶液

水-氯化钠相图

水-氯化钠混合物的性质[17]
NaCl，wt%	T_eq，°C	ρ，g/cm³	n	η，mPa·s
0	0	0.99984	1.333	1.002
0.5	−0.3	1.0018	1.3339	1.011
1	−0.59	1.0053	1.3347	1.02
2	−1.19	1.0125	1.3365	1.036
3	−1.79	1.0196	1.3383	1.052
4	−2.41	1.0268	1.34	1.068
5	−3.05	1.034	1.3418	1.085
6	−3.7	1.0413	1.3435	1.104
7	−4.38	1.0486	1.3453	1.124
8	−5.08	1.0559	1.347	1.145
9	−5.81	1.0633	1.3488	1.168
10	−6.56	1.0707	1.3505	1.193
12	−8.18	1.0857	1.3541	1.25
14	−9.94	1.1008	1.3576	1.317
16	−11.89	1.1162	1.3612	1.388
18	−14.04	1.1319	1.3648	1.463
20	−16.46	1.1478	1.3684	1.557
22	−19.18	1.164	1.3721	1.676
23.3	−21.1
23.7	−17.3
24.9	−11.1
26.1	−2.7
26.28	0
26.32	10
26.41	20
26.45	25
26.52	30
26.67	40
26.84	50
27.03	60
27.25	70
27.5	80
27.78	90
28.05	100

注：ρ为密度，n为589 nm光的折射率，η为黏度，均在20 °C测定；T_eq<0–0.1°C时为冰/液态水溶解平衡温度，T_eq>0.1 °C时为氯化钠/液态水溶解平衡温度。

自电离

°C		−35	0	25	60	300 (~50 MPa)
pK_w[18]		17	14.9	14.0	13.0	12

pK_{w}=-\log([\mathrm {H} ^{+}][\mathrm {OH} ^{-}])

谱图数据

红外谱

主要吸收波段[19]

气态：	ν₁ = 3657.05,	ν₂ = 1594.75,	ν₃ = 3755.93	cm⁻¹
液态：	ν₁ = 3280,	ν₂ = 1644,	ν₃ = 3490	cm⁻¹
六方冰：	ν₁ = 3085,	ν₂ = 1650,	ν₃ = 3220	cm⁻¹

核磁共振波谱

¹H NMR

D₂O：4.79 ppm；CDCl₃：1.56 ppm；C₆D₆：0.40 ppm；CD₃OD：4.87 ppm[20]

¹³C NMR

无[21]

自扩散系数

各温度下实验所得自擴散系数[22]
温度（°C）	系数（10^{2999100000000000000♠−9} m²/s）
0	1.099
1	1.138
4	1.261
5	1.303
10	1.525
15	1.765
20	2.023
25	2.299
30	2.594
35	2.907
40	3.238
45	3.588
50	3.956
56	4.423
60	4.748
70	5.615
80	6.557
90	7.574
100	8.667

磁化率

20 °C（室温）下公认的水的磁化率标准值为−12.97 cm³/mol，−0.702 cm³/g[23]。

不同温度下水的磁化率[23]
同位素异构体及其状态	温度（K）	磁化率（cm³/mol）
H₂O_(g)	>373	−13.1
H₂O_(l)	373	−13.09
H₂O_(l)	293	−12.97
H₂O_(l)	273	−12.93
H₂O_(s)	273	−12.65
H₂O_(s)	223	−12.31
DHO_(l)	302	−12.97
D₂O_(l)	293	−12.76
D₂O_(l)	276.8	−12.66
D₂O_(s)	276.8	−12.54
D₂O_(s)	213	−12.41

参考资料

Lide, David R. 85. CRC Press. 2004: 6–15 [2019-04-27]. ISBN 0-8493-0485-7. （原始内容存档于2019-06-09）.
Maksyutenko, Pavlo; Rizzo, Thomas R.; Boyarkin, Oleg V. . The Journal of Chemical Physics. 2006, 125 (18): 181101. Bibcode:2006JChPh.125r1101M. PMID 17115729. doi:10.1063/1.2387163.
Cook, R; Delucia, F; Helminger, P. . Journal of Molecular Spectroscopy. 1974, 53: 62. Bibcode:1974JMoSp..53...62C. doi:10.1016/0022-2852(74)90261-6.
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参考书目

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