जल (अणु)

जल के रूप

कई पदार्थों की तरह, जल, कई रूप ले सकता है जिसे मोटे तौर पर पदार्थ की प्रावस्था द्वारा वर्गीकृत किया गया है। तरल प्रावस्था जल के रूपों में सबसे आम है और यह वह रूप है जिसे आम तौर पर "जल" शब्द द्वारा अंकित किया जाता है। जल की ठोस प्रावस्था को बर्फ के रूप में जाना जाता है और आम तौर पर यह ठोस, मिश्रित क्रिस्टल जैसी संरचना का रूप लेता है जैसे आइस क्यूब, या नरम रूप से एकीकृत दानेदार क्रिस्टल जैसे हिम का रूप लेता है। ठोस H₂O के विभिन्न प्रकार के क्रिस्टलीय और अनाकार स्वरूप की सूची के लिए, बर्फ लेख देखें. जल की गैसीय प्रावस्था को वाष्प (या भाप) जाना जाता है और इसे जल के एक पारदर्शी बादल का विन्यास धारण करने से पहचाना जाता है। जल की चौथी प्रावस्था, सुपर क्रिटिकल तरल, जो अन्य तीन रूपों की तुलना में आम नहीं है प्रकृति में शायद ही कभी घटित होती है। जब जल एक विशेष सूक्ष्म तापमान और एक विशेष सूक्ष्म दबाव (647 K और 22.064 MPa) पर पहुंच जाता है तो तरल और गैस प्रावस्था एक समरूप द्रव प्रावस्था में मिल जाती हैं, जब गैस और तरल, दोनों के गुण मौजूद होते हैं। चूंकि चरम तापमान या दबाव के तहत, जल अत्यंत सूक्ष्म हो जाता है, यह लगभग कभी स्वाभाविक रूप से नहीं होता है। जल के, स्वाभाविक रूप से अत्यंत सूक्ष्म होने का एक उदाहरण गहरे पानी के हाइड्रोथर्मल वेंट के सबसे गर्म हिस्से, जिसमें जल को ज्वालामुखी प्लूम द्वारा सूक्ष्म तापमान तक गर्म किया जाता है और यह सागर की चरम गहराई में कुचल देने वाले वजन की वजह से सूक्ष्म दबाव को प्राप्त करता है, जहां ज्वालामुखी का मुख स्थित है।
प्राकृतिक जल में (देखें मानक मीन महासागर जल), लगभग सभी हाइड्रोजन परमाणु आइसोटोप प्रोटियम होते हैं, 1H. भारी जल वह जल है जिसमें हाइड्रोजन को इसके भारी आइसोटोप, ड्युरेटियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है2H. यह रासायनिक रूप से सामान्य जल के समान है लेकिन उसका समरूप नहीं है। इसका कारण यह है कि ड्युरेटियम का नाभिक प्रोटियम की तुलना में दुगुना है और इस तरह ऊर्जा की बॉन्डिंग में और हाइड्रोजन बॉन्डिंग में स्पष्ट मतभेद का कारण बनता है। भारी जल का प्रयोग परमाणु रिएक्टर उद्योग में न्यूट्रॉन को मध्यम (धीमा) करने के लिए किया जाता है। इसके विपरीत, हल्के जल में प्रोटियम आइसोटोप होता है, भेद करने की जरूरत के सन्दर्भों में. एक उदाहरण है लाईट वॉटर रिएक्टर, यह जताने के लिए कि रिएक्टर में हल्के जल का उपयोग होता है।

खारेजल और बर्फ का घनत्व

जल का घनत्व, जल में घुले नमक और साथ ही जल के तापमान पर निर्भर करता है। बर्फ अभी भी महासागरों में तैरते हैं, अन्यथा वे नीचे से ऊपर की ओर जम जायेंगे. हालांकि, महासागरों में नमक की मात्रा हिमांक को 2 डिग्री सेल्सियस कम कर देती है और जल के अधिकतम घनत्व के तापमान को हिमांक तक कम कर देता है। यही कारण है कि, समुद्री जल में, पानी का नीचे की ओर संवहन, पानी के फैलने से बाधित नहीं होता है चूंकि यह हिमांक के नज़दीक ठंडा हो जाता है। महासागरों का ठंडा जल, हिमांक के निकट नीचे जाता रहता है। इस कारण से, कोई भी प्राणी जो आर्कटिक महासागर जैसे ठन्डे पानी के तल में जीवित रहने का प्रयास करता है, सामान्यतः सर्दियों में किसी झील के जमे हुए ठंडे पानी से 4 °C से भी कम के तापमान पर रहेगा.
जैसे-जैसे सतह का खारा जल जमना शुरू होता है (-1.9 सामान्य लवणता वाले समुद्री जल के लिए), जो बर्फ बनता है वह अनिवार्य रूप से लवण मुक्त होता है और उसका घनत्व मीठे जल के बराबर होता है। बर्फ के बहते खंड और जमा हुआ नमक भी समुद्री जल की लवणता और घनत्व को प्रभावित करता है, इस प्रक्रिया को ब्राइन रिजेक्शन के रूप में जाना जाता है। यह अधिक घनत्व वाला खारा जल, संवहन द्वारा नीचे जाता है और उसकी जगह पर आने वाला समुद्री जल उसी समान प्रक्रिया से गुज़रता है। इससे सतह पर -1.9 डिग्री सेल्सियस पर अनिवार्य रूप से मीठे जल का बर्फ प्राप्त होता है। जमी बर्फ के नीचे समुद्री जल के घनत्व में वृद्धि उसे नीचे की ओर डुबाने का कारण बनता है। एक बड़े पैमाने पर, ब्राइन रिजेक्शन की प्रक्रिया और समुद्र के 
ठंडे नमकीन जल को डुबाने के परिणामस्वरूप समुद्री धाराएं ऐसे पानी को ध्रुव से दूर ले जाने के लिए तैयार होती हैं। ग्लोबल वार्मिंग का एक संभावित परिणाम यह हो सकता है कि आर्कटिक बर्फ के नष्ट होने के परिणामस्वरूप, इन धाराओं में भी कमी आ सकती है, जिसके कारण निकट और दूर के मौसमों पर अनदेखे असर पड़ सकते हैं।

मिश्रणीयता और संघनन

जल कई तरल पदार्थों जैसे एथेनोल के साथ सभी अनुपातों में विलेयशील होता है और एकमात्र समांगी तरल का निर्माण करता है। दूसरी ओर, जल और अधिकांश तेल अविलेय होते हैं और आम तौर पर शीर्ष से बढ़ते हुए घनत्व के अनुसार परतों का निर्माण करते हैं।
एक गैस के रूप में, जल वाष्प पूरी तरह से वायु में विलेयशील है। दूसरी ओर अधिकतम जल वाष्प दबाव, जो एक निश्चित तापमान पर तरल (या ठोस) के साथ थर्मोडाइनेमिक तरीके से स्थिर रहता है, कुल वायुमंडलीय दबाव की तुलना में अपेक्षाकृत कम रहता है।
उदाहरण के लिए, यदि वाष्प का आंशिक दबाव वायुमंडलीय दबाव का 2% है और हवा को 22 °C से शुरू करते हुए 25 °C से ठंडा किया जाता है, तो जल घना होना शुरू हो जाएगा और इससे ओस बिंदु का पता चलेगा और कोहरे या ओस का निर्माण होगा। इसकी प्रतिकूल प्रक्रिया सुबह के समय कोहरे को समाप्त कर देती है।
यदि घरेलू तापमान पर नमी को बढ़ाया जाता है तो, मान लीजिये एक गर्म शावर को चलाकर या स्नान से और तापमान एक ही रहता है, तो वाष्प जल्द ही प्रावस्था के परिवर्तन के लिए दबाव में पहुंचता है और भाप के रूप में बाहर आता है। 
इस सन्दर्भ में एक गैस को संतृप्त या 100% सापेक्षिक आर्द्रता कहते हैं, जब वायु में पानी के भाप का दबाव, अगर (तरल) पानी या पानी (या बर्फ, यदि पर्याप्त ठंडा है) के भाप के दबाव के बराबर है तो वह संतृप्त हवा के संपर्क में आकर वाष्पीकरण के माध्यम से अपनी राशि कम करेगा।  चूंकि हवा में भाप की मात्रा कम होती है, सापेक्षिक आर्द्रता, भाप के कारण आंशिक दबाव और संतृप्त जल वाष्प के आंशिक दबाव के बीच का अनुपात काफी उपयोगी हो जाता है।
100% सापेक्षिक आर्द्रता के ऊपर के वाष्प के दबाव को अति-संतृप्त कहा जाता है और यह तब होता है जब हवा तेज़ी से ठंडी होती है, जैसे कभी अचानक ऊपर की तरफ बहाव के साथ.

दबाव क्षमता

जल की दबाव क्षमता, दबाव और तापमान की एक क्रिया है। 0 °C पर, शून्य दबाव की सीमा में दबाव क्षमता 5.1×१०⁻¹⁰ Pa⁻¹ होती है। शून्य दबाव की सीमा में, दबाव क्षमता, 45 डिग्री सेल्सियस के आसपास एक न्यूनतम 4.4×१०⁻¹⁰ Pa⁻¹ तक पहुंच जाती है, जो बढ़ते तापमान के साथ फिर बढ़ती है। दबाव के बढ़ने के साथ दबाव क्षमता में कमी होती है, 0 डिग्री सेल्सियस और 100 MPa में 3.9×१०⁻¹⁰ Pa⁻¹. 
जल का थोक मापांक 2.2 GPa है। गैर-गैसों की कम दबाव क्षमता और विशेष रूप से जल, को अक्सर अपरिमेय के रूप में ग्रहण किया जाता है। जल के न्यून दबाव क्षमता का मतलब है कि 4 कि॰मी॰ गहरे समुद्र में, जहां दबाव 40 MPA है, वहां मात्रा में सिर्फ 1.8% की कमी है।

विद्युत अपघटन

जल में एक विद्युत प्रवाह को प्रवाहित करने के माध्यम से, जल को उसके घटक तत्वों, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को विद्युत अपघटन कहा जाता है। जल के अणु स्वाभाविक रूप से, H₊ और OH₋ आयनों में अलग हो जाते हैं, जो क्रमशः, कैथोड और एनोड की ओर आकर्षित होते हैं। कैथोड पर, दो H₊ आयन, इलेक्ट्रॉनों को लेते हैं और H₂ गैस का निर्माण करते हैं। एनोड पर, चार OH₋ आयन संयुक्त होते हैं और O₂ गैस, आणविक जल और चार इलेक्ट्रॉनों को छोड़ते हैं। गैसें सतह पर बुलबुले बनती है जहां पर इसे एकत्र किया जा सकता है। जल विद्युत अपघटन सेल की मानक क्षमता 25 डिग्री सेल्सियस पर 1.23 V है।

दोध्रुवीय गुण

जल का एक महत्वपूर्ण गुण उसकी ध्रुवीय प्रकृति है। जल के अणु, एक कोण बनाते हैं जिसमें उनके कोनों पर हाइड्रोजन परमाणु होते हैं और शीर्ष पर ऑक्सीजन. चूंकि, हाइड्रोजन की तुलना में ऑक्सीजन में उच्च वैद्युतीयऋणात्मकता होती है, ऑक्सीजन परमाणु के अणु के सेरों में आंशिक नकारात्मक चार्ज होता है। ऐसी चार्ज भिन्नता वाली किसी वस्तु को डाइपोल कहते हैं। चार्ज भेद, जल के अणुओं को एक दूसरे के प्रति आकर्षित होने को प्रेरित करते हैं (अपेक्षाकृत सकारात्मक क्षेत्र, अपेक्षाकृत नकारात्मक क्षेत्रों को आकर्षित करते हैं) और अन्य ध्रुवीय अणुओं को भी. यह आकर्षण हाइड्रोजन बॉन्डिंग में योगदान देता है और जल के कई गुणों की व्याख्या करता है, जैसे विलायक के रूप में. जल की दो-ध्रुवीय प्रकृति को एक विद्युत प्रवाह युक्त वस्तु को पकड़कर प्रदर्शित किया जा सकता है (जैसे कंघी करने के बाद एक कंघी द्वारा) एक छोटी जल-धारा के पास (उदाहरण के लिए, एक नल से), जिससे पानी की धारा, चार्ज वस्तु की ओर आकर्षित होती है।

हाइड्रोजन बॉन्डिंग

जल का एक अणु अधिकतम चार हाइड्रोजन बांड बना सकता है क्योंकि यह दो हाइड्रोजन परमाणुओं को दे सकता है और ले सकता है। हाइड्रोजन फ्लोराइड, मेथानोल और अमोनिया जैसे अन्य अणु भी हाइड्रोजन बांड बनाते हैं लेकिन वे थर्मोडाइनेमिक, गत्यात्मक या संरचनात्मक गुणों के विषम व्यवहार को प्रदर्शित नहीं करते जैसा कि जल में देखा जाता है। जल और हाइड्रोजन बॉन्डिंग करने वाले अन्य तरल पदार्थ के बीच का स्पष्ट अंतर, इस तथ्य में निहित है कि जल के अलावा अन्य कोई हाइड्रोजन बॉन्डिंग अणु, चार हाइड्रोजन बांड नहीं बना सकता और इसका कारण या तो हाइड्रोजन देने/स्वीकार करने में असमर्थता हो सकती है या फिर बड़ी मात्रा में अवशिष्ट में स्टेरिक प्रभाव हो सकता है। जल में चार हाइड्रोजन बांड के कारण उत्पन्न स्थानीय टेट्राहेड्रल क्रम एक खुली संरचना और एक 3 आयामी बॉन्डिंग नेटवर्क को जन्म देता है, जो 4 °C से नीचे ठंडा किये जाने पर घनत्व में विषम कमी को फलित करता है।
हालांकि, जल के अणु के भीतर कोवैलेंट बांड की तुलना में हाइड्रोजन बॉन्डिंग एक अपेक्षाकृत कमजोर आकर्षण है, यह जल के कई भौतिक गुणों के लिए जिम्मेदार है। एक ऐसा ही गुण है जल का अपेक्षाकृत उच्च गलनांक और क्वथनांक; अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड को तोड़ने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसी तरह मिश्रित हाइड्रोजन सल्फाइड (H₂S), जिसमें बहुत कमजोर हाइड्रोजन बॉन्डिंग है, वह एक घरेलू तापमान गैस है, हालांकि इसमें जल की आणविक राशि का दोगुना होता है। जल के अणुओं के बीच अतिरिक्त बॉन्डिंग, तरल जल को एक बड़ी विशिष्ट ताप क्षमता देती है। यह उच्च ताप क्षमता, जल को ताप भंडारण का एक अच्छा मध्यम (शीतलक) और ताप ढाल बनाती है।

पारदर्शिता

दृश्यमान रोशनी, करीब के पराबैंगनी प्रकाश और दूर की लाल रोशनी से अपेक्षाकृत पारदर्शी है, लेकिन यह अधिकांश पराबैंगनी प्रकाश, अवरक्त प्रकाश और माइक्रोवेव को अवशोषित कर लेता है। अधिकांश फोटोरिसेप्टर और फोटोसिंथेटिक रंगद्रव्य, प्रकाश स्पेक्ट्रम के उस हिस्से का उपयोग करते हैं जो जल के माध्यम से अच्छी तरह से संचारित होता है। माइक्रोवेव ओवन जल की अस्पष्टता का लाभ, माइक्रोवेव विकिरण से खाद्य पदार्थों के अंदर के जल को गर्म करने के लिए करते हैं। दृश्यमान स्पेक्ट्रम के अंत के लाल के क्षीण अवशोषण के कारण जल का रंग आतंरिक रूप से नीला दिखता है (जल का रंग देखें).

जुड़ाव

जल आपस में चिपका (जुड़ाव) रहता है क्योंकि यह ध्रुवीय है। 
अपनी ध्रुवीय प्रकृति के कारण जल में उच्च आसंजन गुण होता है। बेहद साफ/चिकने कांच पर जल, एक पतली परत बना सकता है क्योंकि जल और कांच के अणुओं के बीच (आसंजी बल) ससंजक बल की तुलना में आणविक बल अधिक मजबूत होता है।
जैविक कोशिकाओं और ओर्गनेल में, जल का संपर्क झिल्ली और प्रोटीन सतहों से होता है जो हाइड्रोफिलिक होते हैं; यानी कि, वे सतहें जिनका जल के साथ एक मजबूत आकर्षण है। इरविंग लेंगमुइर ने हाइड्रोफिलिक सतहों के बीच एक शक्तिशाली प्रतिकारक बल पाया। हाइड्रोफिलिक सतहों को डीहाईड्रेट करने के लिए - जल के हाईड्रेशन के बलों, बुलाया ताकतों के खिलाफ काम करने की आवश्यकता है, जिसे डीहाईड्रेशन कहते हैं। ये बल बहुत बड़े हैं, लेकिन एक नैनोमीटर या कम के अन्दर तेज़ी से कम हो जाते हैं। वे जीव विज्ञान में महत्वपूर्ण हैं, खासकर जब कोशिकाओं को सूखे वातावरण या फिर निर्जलित करके सुखाया जाता है।

कैपिलरी क्रिया

आसंजन और सतही तनाव के परस्पर बलों के कारण, जल केशिका क्रिया प्रदर्शित करता है जिसके तहत गुरुत्वाकर्षण बल के खिलाफ, जल एक संकीर्ण ट्यूब में ऊपर उठता है। जल, ट्यूब की अंदरी दीवार से लगा रहता है और सतही तनाव सतह को सीधा रखते हुए उसे ऊपर उठाता है और संशक्ति के माध्यम से और अधिक जल ऊपर खींच लिया जाता है। यह प्रक्रिया जारी रहती है जब तक कि जल ट्यूब में बहता रहता है और फिर बाद में गुरुत्वाकर्षण बल आसंजक बालों को संतुलित करता है।
सतही तनाव और केशिका क्रिया, जीव विज्ञान में महत्वपूर्ण हैं। उदाहरण के लिए, जब जाइलम के माध्यम से जल को पौधों में ऊपर ले जाया जाता है, तो मजबूत अंतर-आणविक आकर्षण (ससंजन) जल के भागों को एक साथ पकड़े रहता है और आसंजन गुण, जाइलम से जल का सम्बन्ध बनाए रखता है और स्वेद खिंचाव द्वारा होने वाले तनाव टूटन को रोकता है।

एक विलायक के रूप में जल

अपनी ध्रुवीयता के कारण जल एक अच्छा विलायक भी है। जो पदार्थ जल में अच्छी तरह मिल जाते हैं और घुल जाते हैं (जैसे नमक) उन्हें हाइड्रोफिलिक ("जल-प्रेमी") के रूप में जाना जाता है और जो नहीं घुलते हैं (जैसे वसा और तेल) उन्हें हाइड्रोफोबिक ("जल भयभीत") के रूप में जाना जाता है। किसी पदार्थ के जल में घुलने की क्षमता का निर्धारण इस बात से होता है क्या वह पदार्थ जल द्वारा जनित अणुओं से मिलता है या उनसे बेहतर है। यदि किसी पदार्थ के गुण मज़बूत अंतर-आणविक बलों पर काबू पाने की अनुमति नहीं देते हैं, अणुओं को जल से "बाहर धक्का दे दिया" जाता है और वे घुलते नहीं हैं। आम धारणा के विपरीत, जल और हाइड्रोफोबिक पदार्थ, "विकर्षण" नहीं उत्पन्न करते हैं और एक हाइड्रोफोबिक सतह का हाईड्रेशन, शक्तिशाली रूप से अनुकूल होता है।
जब एक आयनिक या ध्रुवीय यौगिक, जल में प्रवेश करता है, तो यह जल के अणुओं (हाईड्रेशन) द्वारा घिरा होता है। जल के अपेक्षाकृत छोटे आकार के अणु, आम तौर पर जल के कई अणुओं को विलेय के एक अणु के चारों ओर इकठ्ठा होने की अनुमति देते हैं। जल के, आंशिक रूप से नकारात्मक डाइपोल छोर, विलेय के सकारात्मक चार्ज वाले घटकों की ओर आकर्षित होते हैं और इसका ठीक उलटा सकारात्मक डाइपोल के छोरों पर लागू होता है।
सामान्यतः, आयनिक और ध्रुवीय पदार्थ जैसे, एसिड, शराब और नमक, जल में अपेक्षाकृत घुलनशील हैं और गैर-ध्रुवीय पदार्थ जैसे वसा और तेल नहीं हैं। गैर ध्रुवीय अणु, जल में एक साथ इसलिए रहते हैं क्योंकि जल के अणुओं के लिए यह अधिक अनुकूल है कि वे एक दूसरे से हाइड्रोजन बूंद करें, बजाय इसके कि गैर-ध्रुवीय अणुओं के साथ वे वैन डेर वॉल संपर्क में संलग्न हों.
आयनिक विलेय का एक उदाहरण है टेबल नमक; सोडियम क्लोराइड, NaCl, जो Na₊ कैशन और Cl₋ आयनों में अलग हो जाता है, जिसमें से प्रत्येक जल के अणु से घिरा रहता है। आयनों को फिर आसानी से उनके स्फटिक लैटिस से दूर ले जाया जाता है। सामान्य चीनी एक गैर-आयनिक विलेय का उदाहरण है। जल के डाईपोल, चीनी के अणु (OH समूह) के ध्रुवीय क्षेत्रों के साथ हाइड्रोजन बांड बनाते हैं और इसे घोल में जाने की अनुमति देते हैं।

लिगेंड रसायन

जल का लुईस आधार, इसे संक्रमण में एक आम लिगेंड बनाता है, जिसके उदाहरण हैं विलायक आयन, जैसे Fe(H₂O)₆3+, साथ ही पेर्हेनिक एसिड और विभिन्न ठोस हाइड्रेट्स, जैसे CoCl₂·6H₂O. जल, आम तौर पर एक मोनोडेंट लिगेंड है, यह केंद्रीय एटम के साथ केवल एक ही बौंड बनाता है।

कार्बनिक रसायन

कठोर आधार के रूप में जल, के कार्बनिक कार्बोकेशन के साथ तत्काल प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, हाईड्रेशन अभिक्रिया में, जिसमें हाइड्रॉक्सिल समूह (OH₋) और एक अम्लीय प्रोटॉन को कार्बन-कार्बन डबल बांड में एक साथ बंधे दो कार्बन परमाणुओं में जोड़ा जाता है जिसके परिणामस्वरूप शराब प्राप्त होती है। जब कार्बनिक अणु में जल का मिश्रण, अणु को दो में विभाजित करता है तो इसे हाइड्रॉलिसिस कहा जाता है। हाइड्रोलिसिस के उल्लेखनीय उदाहरण में शामिल है पोलीसैकराइड और प्रोटीन का पाचन और साबुन निर्माण में वसा प्रयोग. जल, SN2 प्रतिस्थापन और E2 उन्मूलन प्रतिक्रियाओं में लीविंग ग्रुप हो सकता है, बाद वाले को निर्जलीकरण प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है।

प्रकृति में अम्लता

शुद्ध जल में हाइड्राक्साइड आयनों (OH₋) का संकेंद्रण है जो हाइड्रोनियम के बराबर है (H₃O₊) या हाइड्रोजन (H₊) आयनों के, जो 298 K में 7 का pH देता है। व्यवहार में, शुद्ध जल का निर्माण करना बहुत मुश्किल है। हवा के संपर्क में छोड़े गए जल में कार्बन डाइऑक्साइड घुल जाता है, जो कार्बोनिक एसिड का मिश्रण बनाता है जिसका सीमित pH करीब 5.7 होता है। जब वातावरण में बादल की बूंदे बनती हैं और जब वर्षा की बूंदे हवा के माध्यम से होते हुए नीचे गिरती हैं तो CO₂ की मामूली मात्रा अवशोषित हो जाती है और इस प्रकार अधिकांश बारिश थोड़ा अम्लीय होती है। यदि हवा में नाइट्रोजन और सल्फर आक्साइड की मात्रा अधिक है तो वे भी बादलों में घुल जायेंगे और अम्लीय वर्षा का निर्माण होगा।

भू-रसायनशास्त्र

चट्टान पर जल की लंबी अवधि तक चलने वाली क्रिया के कारण आम तौर पर अपक्षय और जल कटाव होता है, ये प्रक्रियाएं ठोस चट्टानों और खनिजों को मृदा और तलछट में परिवर्तित कर देती हैं, लेकिन कुछ स्थितियों में जल के साथ रासायनिक अभिक्रियाएं भी होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप मेटासोमेटिज्म या खनिज हाईड्रेशन होता है, यह पत्थर का एक रासायनिक परिवर्तन है जो और प्रकृति में मृदा खनिज पैदा करता है और तब भी होता है जब पोर्टलैंड सीमेंट कठोर हो जाता है।
जलीय बर्फ, क्लाथ्रेट यौगिकों का निर्माण कर सकते हैं जिन्हें क्लाथ्रेट हाइड्रेट्स कहा जाता है, जिसमें छोटे अणुओं की किस्में होती हैं जिन्हें उसके क्रिस्टल लैटिस में जड़ा जा सकता है। इनमें सबसे उल्लेखनीय है मीथेन क्लाथ्रेट, 4 CH₄·23H₂O, स्वाभाविक रूप से सागर ताल में बड़ी मात्रा में पाया जाता है।

भारी जल और आइसोटोपोलोग्स

ऑक्सीजन और हाइड्रोजन, दोनों के कई आइसोटोप मौजूद हैं, जो जल के कई ज्ञात आइसोटोपोलोग्स को बढ़ा रहे हैं।
हाइड्रोजन, स्वाभाविक रूप से तीन समस्थानिक में होता है। सबसे आम (¹H), जो जल में हाइड्रोजन की 99.98% से अधिक मात्रा के लिए जिम्मेदार है, अपने नाभिक में केवल एक प्रोटॉन से बना हैं। एक दूसरा, स्थिर आइसोटोप, ड्यूटेरिअम (रासायनिक चिह्न D या ²H), में एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन होता है। ड्यूटेरिअम ऑक्साइड,D₂O, को इसके उच्च घनत्व की इसकी वजह से इसे भारी जल के रूप में भी जाना जाता है। इसे परमाणु रिएक्टर में न्यूट्रॉन मंदक के रूप में प्रयोग किया जाता है। तीसरे आइसोटोप, ट्रिटियम में 1 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन हैं और यह रेडियोधर्मी है, जो 4500 दिन के अर्ध-जीवन में खराब हो जाता है। T₂O प्रकृति में बहुत थोड़ी मात्रा में मौजूद है, जो मुख्यतः कॉस्मिक किरण जनित परमाणु अभिक्रिया द्वारा वातावरण में उत्पन्न होते हैं। जल, जिसमें एक ड्यूटेरिअम परमाणु HDO होता है, साधारण जल में स्वाभाविक रूप से न्यून संकेन्द्रण (~0.03%) के साथ होता है और D₂O में काफी कम मात्रा में (0.000003%).
विशिष्ट राशि के अंतर के अलावा, H₂O और D₂O के बीच सबसे उल्लेखनीय भौतिक मतभेद में ऐसे गुण शामिल हैं जो हाइड्रोजन बॉन्डिंग से प्रभावित होते हैं, जैसे हिमीकरण और खौलाना और अन्य गत्यात्मक प्रभाव. क्वथनांक में अंतर आइसोटोपोलोग्स को अलग किये जाने की अनुमति देता है।
शुद्ध पृथक D₂O की खपत, जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकती हैं - बड़ी मात्रा में इसका सेवन करने से गुर्दे और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र नष्ट हो सकते है। छोटी मात्रा में इसका सेवन, बिना किसी बुरे प्रभाव के किया जा सकता है और किसी भी विषाक्तता के स्पष्ट होने के लिए बड़ी मात्रा में भारी जल का सेवन करना होगा।
ऑक्सीजन के भी तीन स्थिर आइसोटोप हैं, 16O 99.76% में मौजूद है, 17O 0.04% में और 18O जल के 0.2% अणुओं में.

इतिहास

विद्युत्-अपघटन द्वारा जल का हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में पहली बार विघटन, अंग्रेजी रसायनज्ञ विलियम निकोल्सन द्वारा 1800 में किया गया था। 1805 में, जोसेफ लुइस गे-लुसाक और अलेक्जेंडर वॉन हम्बोल्ट ने दिखाया कि कि जल का निर्माण हाइड्रोजन के दो भागों और ऑक्सीजन के एक भाग से बना है।
गिल्बर्ट न्यूटन लुईस ने 1933 में शुद्ध भारी जल का पहला नमूना अलग किया।
जल के गुणों का इस्तेमाल ऐतिहासिक रूप से विभिन्न तापमान स्केलों को परिभाषित करने के लिए किया जाता रहा है। विशेष रूप से, केल्विन, सेल्सियस, रैंकिन और फारेनहाइट स्केल को अतीत या वर्तमान में जल के हिमांक और क्वथनांक से परिभाषित किया जाता है। अपेक्षाकृत कम लोकप्रिय थर्मामीटर और डेलिस्ले, न्यूटन, रौयमर और रोमेर को इसी प्रकार परिभाषित किया गया। जल का त्रिगुण बिंदु आज एक अधिक सामान्यतः प्रयोग किया जाने वाला मानक बिंदु है।

व्यवस्थित नामकरण

स्वीकार किया गया जल का IUPAC नाम ओक्सिडेन है या बस जल, या अलग-अलग भाषाओं में इसका समकक्ष, हालांकि कई अन्य व्यवस्थित नाम हैं जिनका प्रयोग अणुओं का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है।
जल का सबसे अच्छा व्यवस्थित नाम हाइड्रोजन ऑक्साइड है। यह हाइड्रोजन सल्फाइड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और ड्यूटेरीअम ऑक्साइड (भारी जल) जैसे संबंधित यौगिकों के अनुरूप है। एक और व्यवस्थित नाम ओक्सिडेन को IUPAC द्वारा ऑक्सीजन आधारित प्रतिस्थापक समूह के व्यवस्थित नामकरण के जनक नाम के रूप में स्वीकार किया गया है, हालांकि आमतौर पर इनके भी अन्य सिफारिश नाम हैं। उदाहरण के लिए, -OH समूह के लिए, हाइड्रोक्सिल नाम को ओक्सीडेनिल की तुलना में अधिक तरजीह दी जाती है। ओक्सेन नाम को, इस उद्देश्य के लिए IUPAC द्वारा स्पष्ट रूप से अनुपयुक्त करार दिया गया है, क्योंकि यह पहले से ही टेट्राहाइड्रोपाईरेन नाम के चक्रीय ईथर का नाम है।
जल के अणु का ध्रुवीय रूप, H⁺OH⁻, को IUPAC नामकरण के अनुसार हाईड्रोन हाइड्रोक्साइड भी कहा जाता है।
डीहाइड्रोजन मोनोऑक्साइड (DHMO) जल का एक पंडिताऊ नामकरण है। यह शब्द रासायनिक अनुसंधान की पेरोडीज़ में प्रयोग किया गया है जिसमें इस "घातक रसायन" के इस्तेमाल पर रोक लगाने की मांग की गई है, जैसे कि डीहाइड्रोजन मोनोऑक्साइड होक्स में. जल के अन्य व्यवस्थित नाम में शामिल हैं हाईड्रोक्सिक एसिड, हाईड्रोक्सिलिक एसिड, और हाइड्रोजन हाइड्रोक्साइड . जल के लिए, एसिड और क्षार, दोनों नाम मौजूद हैं, क्योंकि यह उभयधर्मी है (क्षार या एसिड, दोनों रूपों में अभिक्रिया करने में सक्षम है). हालांकि ये नाम तकनीकी रूप से गलत नहीं हैं, उनमें से कोई भी व्यापक रूप से इस्तेमाल नहीं होता है।
जल के कुछ सामग्री सुरक्षा डेटा पत्रक, जल में डूबने को एक खतरे के रूप में सूचीबद्ध करते हैं।