물
특성

물 분자는 두 개의 수소 원자와, 하나의 산소 원자가 0.096 nm의 결합 길이를 가진 공유결합을 한 H-O-H의 굽은형의 물질이다. 물 분자는 수소 원자와 산소 원자가 각각 전자를 내놓아 전자 쌍을 만들고, 이 전자쌍을 함께 나누어 가짐(공유)으로써 결합되어 있다. 화학식은 H2O이다.
물은 자연적으로 세 가지 물질의 상태로 나타나며 지구상에서 여러 형태를 지닌다. 수증기와 구름은 하늘에 있으며 바닷물과 빙산은 극지 바다에 있고 빙하와 강은 산에 있으며 대수층의 물은 땅속에 있다.
물은 표준 온도 압력에서 무취무미한 액체이다. 물과 얼음의 색은 본질적으로 살짝 파랗지만 물은 양이 얼마 없을 때에는 빛깔이 없는 것으로 보인다. 얼음 또한 색이 없어 보이며 수증기는 기체이므로 눈에 보이지 않는다.
물은 투명하므로 햇빛이 물속에 들어올 수 있다. 따라서 수생식물은 물속에서 살 수 있다. (오직 강한 자외선 빛만이 살짝 흡수된다.)
비공유 전자 쌍이 공유 전자 쌍을 강하게 밀기 때문에 104.5˚구부러진 굽은형 구조를 이루고 있다.
물 분자는 선형이 아니며 산소 원자는 수소 원자보다 더 높은 전기 음성도를 갖고 있다. 산소가 수소보다 공유 전자쌍을 세게 끌어당기므로 산소 원자가 약간의 음전하를 띠고 있는 반면 수소 원자는 약간의 양전하를 띠어 극성을 갖는다. 그 결과 물은 전기 쌍극자모멘트가 있는 극성 분자가 되므로 좋은 무기 용매(보편적 용매)이다. 따라서 극성 물질과 잘 섞이며 염화나트륨과 같은 이온성 물질(이온 결합을 한 분자들)을 잘 녹인다. 그러나 무극성 물질과는 잘 섞이지 않는다.
대전된 막대(예, 털 가죽으로 문지른 에보나이트 막대)를 물줄기에 가까이하면, 물줄기가 대전된 막대 쪽으로 끌려온다. (표면장력 참고)
물 분자는 평상시에는 수소와 산소가 쉽게 분리되지 않으나 전기분해와 같은 강한 에너지를 가해주면 분리가 가능해진다.
순수한 물은 낮은 전기전도율을 갖지만 염화 나트륨과 같은 작은 양의 이온 물질이 훨씬 더 잘 용해되게끔 만든다.
물은 3.98 °C (39.16 °F)에서 밀도가 최대이다.(1000 kg/m3) 그 원인은 온도가 더 내려가면 물 분자는 얼음과 비슷한 육각 구조를 만들어 약간의 빈 공간이 생기기 때문이다. 더 높은 온도가 아닌 3.98도인 이유는 온도가 더 높을 경우에는 분자의 평균 운동 속도가 증가해서 부피가 증가하기 때문이다. 이러한 공간은 얼음이 될 때에 생기는 것에 비하면 크지 않으나 여전히 밀도에 영향을 준다.
물(다른 액체도 포함)의 끓는점은 기압에 의존한다. 이를테면 에베레스트 산 위에서 물은 68 °C (154 °F)에 끓지만 해수면에서 100 °C (212 °F, 373.15K)에 끓어 기화되는 것과 비교된다. 이와 반대로 열수구 주위의 바닷속 깊은 데 있는 물은 100 °C가 되어도 액체 상태를 유지한다. 100 °C에서 수증기의 부피는 액체 상태의 물 부피에 비해 약 1,244배 정도 증가한다. 한편 물은 다른 액체보다 끓이기 어려운데 이는 물을 끓일 때 쓰이는 에너지의 일부가 수소결합을 끊는 데 쓰이면서 완충되기 때문이다.
물 분자는 1기압 내에서 0 °C, (32 °F, 273.15 K)에서 응고된다. 물이 응결할 때는 다른 분자들과는 달리 부피가 약 10% 정도 증가하는데, 이는 물 분자 사이의 수소결합이 강해지면서 육각 구조를 만들고 이 사이에 빈 공간이 생기게 되기 때문이다.
물은 에탄올과 같은 많은 물질과 가혼성을 가지므로 모든 부분에서 하나의 균질한 액체를 형성한다. 한편 물과 대부분의 기름은 섞이지 않는데 이는 가혼성이 없다고 하며 밀도에 따라 층을 형성한다. 기체로서의 수증기는 완전히 공기와 가혼성을 갖는다.
세포 안의 모든 주된 구성 요소(단백질, DNA, 다당류) 또한 물에 잘 녹는다.
물은 다른 수많은 용매와 더불어 불변 끓음 혼합물을 만든다.
물이 얼 때, 찬물보다 뜨거운 물이 먼저 언다. 이를 발견한 사람의 이름을 따서 음펨바 효과라 부르는데 그 원인은 50년 가까이 밝혀지지 않다가 2013년 11월 싱가포르 연구진에 의해 물의 수소결합과 공유결합의 에너지 상관관계에 의한 현상임이 밝혀졌다.
물의 성질로  물의 크기는 고체의 얼음 1m 가 존재하므로, 물 분자의 크기를 알 수 있다면 1m 길이의 물 분자 개수를 수학적으로 기본 계산을 할 수가 있다. 물 분자는 산소 원소 1개와 수소 원소 2개가 결합된 상태이므로 수소 원소 반지름이 25pm(피코미터)이고, 산소 원소 반지름 60pm, 공유 결합 길이 95.84pm(피코미터) 이므로 수소 원소 반지름+산소 원소 반지름+공유결합 길이를 수소 원자 직경+산소 원자 직경+공유결합 길이 이렇게 더하면 물 분자의 크기를 구할 수 있다. 50pm+120pm+95.84pm=264.84pm에서 공유결합 길이가 95.84pm이므로... 산소 원소 반지름 +수소 원소 반지름이 =95.84pm 이 성립해야 하므로..25pm(수소 원소 반지름)+공유결합 길이 95.84pm+ 산소 원소 반지름60pm=180.84pm 이렇게 물분자 크기를 구할 수 있다. 95.84pm의 공유결합 길이가 고체의 얼음의 상태라고 한국 과학이 실증한 것이 아닌 인용한 자료를 바탕으로 수학 기본 계산을 하였으므로, 이 180.84pm이 고체 얼음의 물 분자 하나의 크기 (길이=1m)이고, 1nm에서의 물 분자는 숫자상으로 1nm=1000pm ÷180.84pm= 5.529 750 055 29 × 180.84pm=>999.999~pm 이므로,  고체의 얼음의 사각형을 가지는 상태와 육각형의 두 가지 기초 공개 자료가 존재하므로, 사각 물 분자 4개의 기준을 적용하면 1nm에 입체화 구조에서는 4개의 물 분자=1nm가 성립하고, 1um= 4000개, 1mm= 4 000 000개, 1m= 1000mm= 4 000 000 000개의 1m 고체 얼음의 물 분자 개수 40억 개를 구할 수 있다.  고체의 얼음은 한국의 한강의 1월에 강물이 얼어서 1m × 1m의 고체 얼음을 만들고 있으므로 한강의 얼음의 1m × 1m의 고체 얼음의 표면의 물 분자 개수는 40억 × 40억= 4 000 000 000 × 4 000 000 000= 16 × 10^18=1.6 × 10^19 개의 한강의 1월 얼음의 1m × 1m 얼음의 표면의 개수를 구할 수 있다. 이것은 다시 물 1kg의 정의가 1900년부터 1970년까지 1kg=1L의 국제단위로 사용되었고, 이것은 다시 물의 고체 얼음의 10cm × 10cm × 10cm=1kg으로 한강의 얼음을 이렇게 잘라서.. 1kg의 얼음을 얻을 수가 있으므로, 1kg= 10cm × 10cm × 10cm²가 성립한다.  물 1m 길이는 = 10cm × 10cm=100cm²=10000mm²  이므로 1mm의 물 분자 개수는 4 000 000개이고 10cm=40 000 000개가 된다. 1m는 mm로 변환하면 1000mm 이지 100mm가 아니다. 그러므로 물 1kg의 개수를 1nm=4개의 고체 얼음으로 고정시키면 1kg 물 질량으로 물 분자 개수를 구할 수 있다. 400 000 000 × 400 000 000 × 400 000 000=64 × 10^24개= 6.4 × 10^25 개수의 물 1kg의 고체 얼음에서의 개수를 찾을 수 있다.
액체의 물에 햇빛 눈에 보이는 파장 (한국과학 =가시광선)500nm의 청록 하늘색으로 한국의 한강에 낮 동안 비구름이 없으면 항상 고체의 1월의 얼음에 비추므로 고체의 얼음의 햇빛의 500nm 청록 하늘색 1m 길이에 2 000 000개인 햇빛 500nm에 물 분자 기준 개수를 찾을 수 있다. 고체의 한강 1월 얼음에서 물 분자가 180pm의 크기를 갖고 있고, 1nm 입체 구조의 물 분자는 물의 고체로 0도에서 한강 1월의 표면 강물을 0도의 얼음으로 만들어야 하므로, 물 분자 단독으로 고체의 얼음을 만들지 않고, 한강의 강변 모래 위에 규소 si의 녹는점 1430도의 도움으로 한강물이 고체 얼음의 물 분자로 사각형 기본 얼음 결정을 만들고, 이것이 sio4의 결정화처럼 물 분자가 si 원소를 중심에 두고 물 분자 4개가 규소 원소에 붙들려서 냉각이 되면, 고체의 얼음의 상태로 기본적으로 변환된다. 그러므로 1월 한강의 고체의 얼음 위의 햇빛 500nm 청록색 파장에 고체  얼음의 물 분자 개수를 찾을 수 있다. 500nm= 500 000pm ÷180= 2777. 777 777 777~ 이 되어서.. 500nm 파장의 직경은 500nm÷3.14159= 159. 155  077 524nm × 4=636개의 500nm 청록 하늘색 눈에 보이는 파장의 얼음  위에서의 물 분자 직경의 개수를 구할 수 있다. 햇빛은 청록 하늘색 500nm 외에 눈에 보이는 녹색의 파장이 565.47nm 이고... 이것의 직경은 180nm가 되고.. 물 분자 180pm의 크기에서 녹색 565.57nm의 직경이 180nm이므로 햇빛의 눈에 보이는 565.47nm 직경에 물 분자 고체의 얼음의 개수는 1000개가 된다. 햇빛의 녹색 500nm 파장이 한국인이 상식적으로 생각하는 물분자와 햇빛의 크기 비율이 물 분자의 원소가 1000배 햇빛의 녹색 하나 파장보다 작다는 기본 사실을 위처럼의 기본 수학으로 검증을 하지 않은 것은 잘못된 기초 과학을 하고 있었기 때문이다. 액체의 물에는 햇빛이 통과를 해서 바닷물 기준 100m 아래까지 투과되고 이후에 액체의 바닷물에 완전히 흡수가 된다. 액체의 물의 상태에서 햇빛의 청록 하늘색과 녹색의 565nm를 흡수하는 방법은 고체의 얼음에서는 물 분자의 회전이 고체 얼음의 결합이므로, 햇빛을 유리처럼 유전체 통과를 하는 상태가 되고, 액체의 물분자는 sio4의 1nm로 규소와 함께 액체의 로 존재하므로, 액체의 물의 조합이 햇빛 500nm 청록 하늘색 직경의 크기의 물 분자 500nm의 액체의 물의 군집을 하면, 이동하는 햇빛을 액체의 물은 직접 흡수하여 물 분자의 전하로 전환이 가능하다. 즉, 액체의 물과 수증기의 물 분자는 햇빛의 파장 크기와 같은 크기를 가지면 햇빛을 흡수하여 물 분자의 전하로 변환이 가능하며, 이 사실로 해서 대기압의 물의 온도가 10도에서 석양이 지는 상태의 햇빛을 흡수한 물의 평균 하루 온도는 20도가량으로 평균 상승하는 주기를 갖는다. 햇빛이 하루 종일 쏟아져도 한강의 물의 온도가 10도 정도만 충전이 되는 이유는 1/1000으로 물 분자가 햇빛 크기에 비해 작기 때문이다.
물 액체 상태에서 1kg=1L 로 기본 변환이 되므로, 이것을 수도파이프로 물의 질량 1kg이나 1L의 질량을 간단하게 수도 파이프를 이용해서 질량을 측정할 수 있다. 1kg = 1L = 10cm × 10cm × 10cm = (10cm × 10cm = 100cm²) × 10cm = 1m × 10cm이고 이것을 수도 파이프로 기준을 바꾸면 직경이 10cm 일 때 1m 길이의 수도파이프에 액체의 물을 채우면 1길이의 수도 파이프에 채워진 액체의 물의 질량은 1kg=1L가 된다. 이것은 액체의 물이 수도 파이프 1m 길이에 직경 10cm에 액체의 물이 채워진 1kg=1L이므로 이것을 수증기 보일러로 만들어서 연소 불꽃을 생성하여 가열을 해서 수증기로 만들 수 있고, 이 구조는 수증기 기관 보일러 혹은 난방용 보일러의 기본 수도파이프 배관이 들어간 구조가 된다. 1kg의 물을 100도의 수증기로 만들면 수증기를 수도 배관으로 모아서 수증기 기관을 가동하거나, 물이 액체 상태에서 1kg의 질량을 가지므로, 연료 1kg으로 바꾸어서 수도 파이프 10cm 공간에서 연소 불꽃을 만들면 10cm를 왕복하는 동력 기관을 만들 수가 있고, 수증기 변환율과 연소율을 알면, 1m를 이동한 물 1kg이 되면 1W의 일을 하는 상태가 된다. 즉... 10cm 직경의 1m 길이에 채운 물에 추가 배관을 1673m을 연결하여 액체의 물 1kg을  1673m를 이동시키면 이만큼의 일을 하는 단위가 된다. 물을 연료로 바꾸면 석유엔진이 되고, 휘발유로 바꾸면 휘발유 엔진으로 바뀐다. 물 1kg의  단위는 너무 크므로 1m 길이의 물 분자는 40억 개이고 이것을 1mm단위로 변환을 다시 할 수 있다. 1000mm= 1m 이므로 액체의 물 1mm 길이에 물 분자 개수가 4 000 000개이고, 이것을 구리 1mm 둘레를 가진 구리전선에 절연체를 씌운 틈을 물 분자 하나만 통과하는 상태로 두면, 구리 원자 반지름은 135pm, 구리 원자 직경 270pm이므로,  구리 원소 2개의 직경 길이 더하기는 540pm이 되고 1.080nm에 구리 원자는 4개가 들어간다... 물 분자가 180pm 크기를 갖지만 액체의 물로 바꾸면, 액체의 물 3개 크기를 더하면 540pm 6개 물 분자면 1080pm(=1.080nm)가 되어서 구리 금속은 구리전선의 원형 케이블 형태로 만들어서 구리전선의 둘레를 1nm로 만들면 여기에 물 분자 6개가 구리 금속 전선 케이블 둘레에 자리하게 되므로, 1um=4000개의 구리 금속 둘레에  물분자 개수 6000개이고, 1mm= 4 000 000의 구리전선 케이블에  물분자 6 000 000개의 일정한 비율로 늘어난다. 그러므로, 물분자의 액체 상태 180pm을 수증기 상태 270pm으로 바꾸면 구리 금속 전선 케이블의 크기와 갖게 된다. 즉.. 물 분자 갯수와 구리 전선의 케이블에서 물을 수증기 상태 270pm으로 바꾸면 고체의 구리1mm둘레를 가진 구리전선의 물 분자 개수는 4000 000개로 같아지게 된다. 그러므로 구리전선 1mm둘레 기준으로 1m 구리전선의 물 분자 수증기 개수를 찾을 수있고, 1kg =1L의 물은 수증기 기체 상태로 구리전선 1mm둘레를 가진 전선의 길이로 구할 수가 있다. 이 사실 때문에 1820년의 암페어의 과학적인 국제 단위 정의가 무한히 긴1m의 전기 도체로 대단히 비과학적인 용어를 사용하여 국제 단위를 만들고 있다.