你知道吗 “水”不是一种液体 而是两种
水（H₂O）
是万物之源
然而我们司空见惯的水
在科学上却是最怪异的液体
甚至于水不是一种液体
而是两种
下面我们来瞧瞧
科学家是如何证实这点的
水具有热缩冷胀的特性，一般情况下，水会在低于0℃的温度下结冰，这都归结于水中通常含有灰尘或其他的可附着的固体类杂质。但是对于纯净的水来说，由于缺乏杂质作为“晶化启动剂”，结冰反而变得更加艰难，它需要一种额外的强有力的推动力，才能迫使分子变成结冰所需的特殊结构。因此水可以在很低的温度下仍然保持液态，这便是所谓的过冷现象。
水的热胀冷缩特性
现在，《科学》杂志上刊登了一项新的研究，介绍了一个研究团队在-138℃到-28℃的温度范围内，对液态水进行了一系列测量。他们使用了一种有点像“定格摄影”的实验方法来对过冷液态水拍摄“快照”。实验中，他们用激光对一层水薄膜进行加热，然后迅速让其从-28℃冷却到-83℃，在几纳秒的时间之内就形成过冷的液态水。他们用红外光照射薄膜来观察其中的水分子，分析这些水分子是如何相互推挤的。
氧原子和氢原子通过共价键结合形成水分子。图源：科普中国
利用这种方法所收集到的数据，他们发现，过冷水在极度低温下不仅相对稳定，而且存在两种结构模体。这表明水分子在氢键的影响下，可以有两种排列方式，按四面体有序排列或随机无序排列，分别组成低密度水和高密度水。
水分子间氢键的形成。图源：科普中国
很神奇吧
除此之外
还有一些关于水的“反常”小知识
冰的密度比水小
冰中的水分子排列方式与低密度水中水分子排列方式相同，即四面体结构，而水中还有无序结构的高密度水，因此，水的平均密度大于冰的密度。
水在4℃时密度最大
在0°C时，水分子更多地处于四面体结构的有序相，即低密度水占优势。极端情况下，如果完全没有无序的高密度水，液态水就结成冰了。温度升高，分子无规则的热运动就越剧烈，有序结构就越少，高密度水越占优势，即水的密度升高。但当温度达到4°C以上时，分子热运动使水分子间距随温度升高而增大，水的密度因而降低。
水的比热容显著大于绝大多数液体
加热物质，使其升高一定量的温度，但水比其他液体需要热量更高，即比热容更大，因为水需要一部分热量来破坏低密度水的四面体结构。
水比绝大多数液体难以被压缩
这是氢键带给水分子之间强烈的吸引力造成的，尤其是对于高密度水。
高压下水分子更易于扩散
高压可破坏四面体有序结构，水分子排列越无序，越易于扩散。
水受热膨胀，加压，更膨胀
加压使水更无序，因而易于膨胀。
当然，水还有更多的反常性质有待揭晓。目前而言，水分子确定有两种排列方式，这个理论与实验相符，且能一致地解释水的反常性质。
