水的特性讓它成為工業(yè)上的理想介質

特別是用于換熱

但是水的“萬能溶劑”特點也會產生很多問題

如結垢和腐蝕

水中的營養(yǎng)成分也會滋生微生物問題

因而，對水的化學特性的了解

對于找到解決這些問題的辦法至關重要

水的純凈度

嚴格來說，沒有任何化學物質是100%純度的，無論是來自于自然還是人工合成。水中的雜質含量通常用mg/L來表示。例如，河水一般含有150mg/L左右的總溶解固體，相當于不純凈度為0.015%。水中的雜質含量也常常用ppm（即百萬分之一）來表示。

在水中，任何不是水分子（H2O）的物質都被定義為雜質或污染物。水處理的重要任務就是分析這些雜質和污染物，根據不同的應用場景，設定標準和可接受的水質范圍。水中的溶解物質粗略地分類為無機鹽和有機物，其中絕大部分為無機鹽。

水中的電解質

水中的溶解礦物質，其分解為陽離子和陰離子游離于水中。通常來說，水中礦物質的溶解度隨著溫度的升高而增大，像NaCl和K2SO4等都遵循這個規(guī)律。但是，一個不能忽視的例外是CaCO3和CaSO4（硬石膏），它們在水中的溶解度隨著溫度升高而降低（反向溶解度）。如下圖：

此外，水中的溶解礦物質使水具有導電性，并降低了水的冰點。

水中的膠體物質

在水中，有一類物質不溶于水，而是以極小的顆粒形式（略大于離子和分子）均勻分散于水中，我們稱之為膠體。

膠體能以顆粒形式分散于水中是因為其極大的表面電荷質量比。幾乎任何物質都帶有表面電荷，而膠體因為顆粒極小，所以比表面積顯得很大，因而其表面電荷的互相排斥力，使其能穩(wěn)定地分散于水中。

水中的溶解氣體

跟礦物質一樣，氣體也溶解于水。根據亨利定律，在一定溫度下，氣體的溶解度跟壓力成正比。跟礦物質一樣，每一種氣體在水中的溶解度也是有限的?？諝獯笾率怯?0%的氧氣和80%的氮氣組成，在一個大氣壓（101.35kPa）和日常溫度下，氧氣在水中的濃度大約為10mg/L，氮氣約為15mg/L。不同于大多數礦物質在水中溶解度隨溫度升高而升高的特點，氣體在水中的溶解度隨溫度升高而降低。

有一些氣體與水會發(fā)生化學反應。比如，二氧化碳跟水反應生成碳酸，碳酸又進一步電離出氫離子和碳酸氫根離子，如下反應式（1），其他氣體，包括二氧化硫、硫化氫溶解于水中都會電離出氫離子，形成弱酸。

CO?+H?O<===>H?CO?<===>(H+)+(HCO?-) （1）

相反的另一面，氨氣則會在水中電離，形成弱堿，如下反應式（2）

NH?+H?O<===>NH4OH<===>(NH4+)+(OH-) （2）

兩個反應式都是可逆的平衡方程式，也就是如果加入更多的氣體，反應向右進行，如果加入酸，反應式（1）將向左進行，加入堿，反應式（2）將向左進行。

水中的有機物

有機物是一個廣泛的分類，包括天然的和合成的（通常由碳、氫和氧組成的分子）。所有生命物質都是由有機物構成的，大部分的合成化學物質也是有機物。有些有機物極易溶解于水（如糖、酒精），有些則極難溶解于水（如塑料）。

水中的有機物，大部分都屬于有害的污染物。有機物會在水系統(tǒng)中沉積，作為營養(yǎng)物質滋生微生物也會造成沉積。某些有機物，即使在水中的濃度小于1mg/L，都會造成嚴重的問題。得益于技術的發(fā)展，現在我們可以分析水中濃度在ug/L水平的有機物（也即是1ug的物質在1升的水中），相當于在軌道衛(wèi)星上找到在地球赤道上的一個瓶蓋。

水中有種類繁多的有機物，有來自于自然界的和人類活動的。想要測定水中的特定有機物，需要使用特定的分析方法，如多氯聯苯（PCB）和有機鹵化物（AOX）分析。生化需氧量（BOD）和總有機碳（TOC）測試常常用來分析水中的有機物含量，是反映水中有機污染物含量的一個綜合指標。