H2O, verbinding van 2 atomen waterstof en 1 atoom zuurstof, bestaat uit 11.11 gewichtsdeelen waterstof en 88.89 gewichtsdeelen zuurstof. Het W. komt in de natuur in ruime mate voor; het bedekt het grootste deel der aardoppervlakte, stijgt in gasvorm in den dampkring op, vormt daar de wolken en valt dan weer als neerslag (zie ald.) naar beneden.
Vroeger hield men het W. voor een enkelvoudige stof, voor een element. De ware samenstelling van het W. is ontdekt door de engelsche geleerden Cavendish, Watt en Priestley, die, zonder onderlinge verstandhouding, bijna gelijktijdig (1781—83) deze vloeistof grondig bestudeerden en haar o. a. kunstmatig verkregen, door verbranding van waterstofgas. Hun bevindingen werden door fransche natuurvorschers, w.o. Lavoisier, bevestigd. Men bevond dat zuiver W. uit waterstof en zuurstof bestaat en van de eerste 11.11, van de tweede 88.89 gewichtsdeelen bevat. In dezelfde verhouding, of naar de ruimte in de verhouding van 2 : 1, ontwikkelen beide gassen zich, wanneer men het W. ontleedt in een daarvoor ingericht toestel (zie Electrolyse), zoodat de scheikundige formule van W.
H20 is. Laat men door een mengsel van 2 volumen waterstofgas en 1 volume zuurstofgas, welk mengsel bekend is onder den naam knalgas, een electrische vonk springen, dan vereenigen beide zich met een knal tot W., zonder eenig residu over te laten. Het zuiverste W. in de natuur is regenwater, opgevangen in hooge streken; daarin bevinden zich, behalve de gassen der dampkringslucht, geen vreemde stoffen. Daar zoodanig W. echter moeilijk en niet in voldoende hoeveelheden is te verkrijgen, verschaft men zich door destillatie kunstmatig zuiver W. (gedestilleerd W., aqua destillata), dat geenerlei verontreiniging bevat. Zuiver W. is een kleurlooze, doorzichtige, reuk- en smaaklooze vloeistof. Bij de gemiddelde temperatuur van onzen dampkring blijft het W. steeds vloeibaar; daalt de temperatuur echter onder 03 C. of R., dan bevriest het.
In gesloten, zeer nauwe vaten kan het tot ongeveer 10° onder 0 vloeibaar blijven, zoolang er geen beweging of verontreiniging plaats heeft; wordt het alsdan geschud, zoo bevriest het oogenblikkelijk; men noemt dezen toestand onderaf koeling. Wanneer het W. bevriest, dan neemt het den kristalvorm aan; in dien vorm noemt men het ijs. W., dat andere stoffen, b.v. zuren, zouten enz. bevat, bevriest in den regel eerst bij eenige graden onder 0, verschillend naar soort en hoeveelheid der bijmengsels. Bevriest slechts een deel van zoodanige oplossing, dan is dit meestal alleen het W., en de overblijvende oplossing is dan sterk geconcentreerd (vooral bij wijn, bier en keukenzoutoplossing). Wanneer W. uit den vasten in den vloeibaren toestand overgaat, heeft er vermindering in volumen plaats, en wanneer W. bevriest een plotselinge uitzetting. 1 volumen water van 0° geeft 1.099 volumen ijs van dezelfde temperatuur. De bijna onweerstaanbare kracht, die deze uitzetting uitoefent, vertoont zich des winters in het van elkander springen van rotsen, enz. W. dringt in iedere spleet en verwijdt deze bij het bevriezen; door herhaling van dit verschijnsel vallen groote rotsmassa’s langzamerhand in kleine stukken uiteen.
Holle kogels, welke geheel met W. gevuld en met een juist passende schroef gesloten zijn, barsten wanneer zij aan een temperatuur onder 0' worden blootgesteld. Wanneer W. uit den vasten in den vloeibaren toestand overgaat, heeft er, behalve de vermindering in volumen, nog een merkwaardig verschijnsel plaats, n.l. het verdwijnen van warmte. Mengt men 1 kilo W. van 0° en 1 kilo water van 79°, dan krijgt men 2 kilo W. van 39.5°, dat is van de gemiddelde temperatuur; brengt men daarentegen 1 kilo ijs van 0° bij 1 kilo W. van 79°, dan smelt het ijs en men verkrijgt 2 kilo W. van O1. De warmte, die in het warme W. bevat was, is voor het gevoel volkomen verdwenen; zij heeft gediend om het ijs te smelten, om het W. uit den vasten in den vloeibaren toestand over te brengen. Om ijs van 0° in W. van dezelfde temperatuur te veranderen, is dus een bepaalde hoeveelheid warmte noodig; deze warmte, die voldoende is om hetzelfde gewicht W. van 0° tot 79° te verwarmen, wordt latent of gebonden. Men zegt daarom, de latente warmte van W. is 79 warmte-eenheden.
Onder 1 warmte-eenheid (calorie) verstaat men de hoeveelheid warmte, die noodig is om 1 kilo W. 1° in temperatuur te doen toenemen. Wanneer W. bevriest, wordt de gebonden warmte weer vrij. Stelt men W. bloot aan een temperatuur onder 0°, dan blijft de temperatuur op 0° zoolang er nog vloeibaar W. voorhanden is. Dit verdwijnen van warmte bij het smelten en weder vrij worden bij het bevriezen heeft plaats bij alle stoffen, die uit den vasten in den vloeibaren of uit den vloeibaren in den vasten toestand o ver gaan. Wordt W. van 0° tot -f~ 4° verwarmd, dan heeft er vermindering in volumen plaats, terwijl bij verwarming boven -f- 4° het volumen weer toeneemt. W. heeft dus zijn maximum van dichtheid niet bij 0°, maar bij 4°, d. w. z., een bepaald volumen water weegt bij 4° meer dan bij elke andere temperatuur.
Doet men een bakje geheel vol met W. van 4 , dan zal zoowel bij afkoeling als bij verwarming een gedeelte van het W. uit het bakje vloeien. Deze merkwaardige uitzondering, die het W. maakt op de wet der uitzetting, hoe gering zij ook zij (1 vol. W. van 0° wordt 1.00012 vol. bij 4°), oefent een hoogst belangrijken invloed uit op de huishouding der natuur. Zonder deze schijnbaar onbelangrijke eigenschap van het W. zou een groot gedeelte van Europa een noordsch klimaat bezitten. Om zich duidelijk te maken hoe de stand van zaken zou zijn wanneer W. zich normaal uitzette, kan men de volgende proef doen. In een cylinder met water, welks temperatuur boven 4° is, brengt men twee thermometers, den een nabij den bodem, den ander even onder de oppervlakte van het W., en zet het toestel op een plaats waarvan de temperatuur onder het vriespunt ligt.
Neemt men nu de beide thermometers waar, dan zien men dat in den beginne de bovenste een hooger temperatuur aanwijst dan de onderste, totdat zij beiden op 4° staan; van dit oogenblik af blijft de onderste steeds op 4°, terwijl de bovenste langzamerhand tot het vriespunt daalt. Wanneer het gebruikte vat niet te klein is, staat de onderste thermometer nog op 4° als de oppervlakte van het W. reeds met een dikke ijskorst bedekt is. Juist hetzelfde heeft plaats bij het bevriezen van W. in de natuur. De oppervlakte wordt n.l. door koude winden afgekoeld, de koudere laag is zwaarder en zinkt, terwijl warmer, lichter W. aan de oppervlakte komt zoolang de temperatuur der geheele watermassa niet tot 4° gedaald is. Vanaf dat punt wordt daarentegen het W. bij verdere afkoeling lichter en behoudt zijn plaats aan de oppervlakte. De ijsvorming kan dus slechts daar plaats hebben, terwijl de geheele massa W. afgekoeld en in ijs zou veranderd worden wanneer de dichtheid van het W. tot 0° aanhoudend toenam.
Onze rivieren en meren zouden dan tot op den bodem bevriezen; de zomerwarmte zou niet voldoende zijn om deze ijsmassa’s te ontdooien en het klimaat van Europa zou overeenkomen met dat der poolstreken. W., dat zouten houdt opgelost en daardoor eerst onder 0° bevriest, heeft zijn maximum van dichtheid bij een andere temperatuur dan 4°. Bij zeewater ligt dit punt onder 0°, maar de groote hoeveelheid W. van den oceaan wordt nooit tot aan het vriespunt af gekoeld; evenmin vriezen de groote, diepe meren van Europa toe, omdat de temperatuur der geheele massa W. nooit tot onder 4° daalt.Bij een temperatuur boven 100° gaat W. onder normalen druk over in den gasvorm (waterdamp). Verwarmt men W., dan begint het te koken zoodra de temperatuur tot 100° gestegen is. Het koken bestaat hierin, dat zich bellen waterdamp of stoom aan de verhitte plaatsen vormen en deze door de vloeistof heen ontwijken; men ziet dit duidelijk wanneer men W. in een kolfje boven een gaslamp verhit. Wanneer W. uit den vloeibaren in den gasvormigen toestand overgaat, wordt een belangrijke hoeveelheid warmte latent. Om 1 kilo W. van 100° te veranderen in waterdamp van dezelfde temperatuur, zijn 536 warmte-eenheden noodig. De temperatuur van den damp is dezelfde als die van het kokend W.
W. en zelfs ijs gaan, wanneer zij aan de lucht zijn blootgesteld, langzamerhand over in waterdamp; de aldus gevormde damp oefent, evenals ieder ander gas, een zekere drukking uit; men noemt deze de spankracht of tensie van den waterdamp. Om deze spankracht te meten brengt men eenige druppels W. boven de kwikkolom in den barometer. Het kwik gaat daardoor dalen en het verschil in hoogte van het kwik in den barometer voor en na het inbrengen van het W. geeft de spanning aan bij de gegeven temperatuur. Hoe hooger de temperatuur is, hoe grooter de tensie wordt; bij 100° is zij gelijk aan 760 m.m. Het kwik staat dan binnen en buiten de buis even hoog. Het kookpunt van een vloeistof is dus die temperatuur, waarbij de spanning van den damp gelijk is aan de drukking, die op de oppervlakte wordt uitgeoefend.
Hoe hooger men zich boven de oppervlakte der zee begeeft, hoe geringer de druk van de lucht wordt en hoe lager het kookpunt gelegen is. De spankracht van waterdamp is bij 90.1° gelijk aan de drukking, die een kwikkolom van 523 m.m. uitoefent. De thermometer kan dus dienen om de hoogte van bergen te meten. Dat het kookpunt van den druk afhangt, ziet men wanneer men W. in een kolfje laat koken en dit zoodra de stoom alle lucht verdreven heeft, goed met een kurk sluit; neemt men daarop het kolfje van het vuur, dan houdt het koken op, maar dit begint weder wanneer men het kolfje in koud W. houdt. De waterdamp, die het kolfje vult, • wordt door de afkoeling tot W. verdicht en daardoor wordt de druk verminderd. Alle lichamen, die in den dampvorm kunnen gebracht worden zonder ontleed te worden, gedragen zich eveneens, maar daar de spanning van de dampen van verschillende stoffen niet dezelfde is, moeten ook de kookpunten van verschillende vloeistoffen onderscheiden zijn (zie Damp).
Al het zoete W. op aarde is afkomstig van de zee; daaruit verdampt aanhoudend W., en de weer verdichte waterdamp valt in den vorm van dauw, regen, sneeuw of hagel naar beneden. Dat hetwelk neervalt op de hooge bergen en daar in de aarde dringt, voedt de bronnen van beken enz.; deze vereenigen zich tot rivieren, die ten slotte zich weer ontlasten in de zee. Lost het W. tijdens dat het in den grond is, delfstoffen op, dan ontstaan de verschillende soorten van mineraalwater. Als bestanddeel van andere lichamen treedt het W. op in drie verschillende vormen: als hygroscopisch W., als kristalwater en als scheikundig gebonden W.
Het W. speelt ook in de levende natuur een zeer groote rol. De planten bestaan tot voor 95%, de dieren en de mensch van 60—70 % uit W. en bij eenige der lagere waterdieren kan het watergehalte van de lichaamszelfstandigheid tot 98 % van het lichaamsgewicht bedragen. Zonder W. is de huidige vorm van leven op aarde ondenkbaar. Het W. is in de eerste plaats het oplossingsmiddel der in de plantaardige en dierlijke sappen en vochten opgeloste stoffen, het is het middel dat allerlei physische en scheikundige processen mogelijk maakt, zooals de diffusie, de mechanische voortbeweging (omloop der weefselsappen en van het bloed), de scheikundige wisselwerkingen der opgeloste stoffen. Dan heeft het W. het vermogen om met zekere zelfstandigheden, als eiwitlichamen, lecithine enz., verbindingen te vormen welke wel vast, doch tevens zacht en week zijn (dierlijke en plantaardige weefsels). Verder neemt het W. aan de scheikundige processen in het levende organisme ook direct deel; bij de stofwisseling vormt zich in het lichaam W., als verbrandingsproduct van de waterstof.
Groote beteekenis heeft het W. ook voor de regeling van de dierlijke warmte, dewijl het door verdamping aan de lichaamsoppervlakte (als zweet) en de slijmvliezen der ademhalingsorganen, het organisme van zijn overtollige warmte bevrijdt. De hoeveelheid W., die een volwassen mensch dagelijks uitscheidt, bedraagt ongeveer 2500 kub. centim. (21f2 liter); 2100 kub. centim. daarvan worden door spijs en drank toegevoerd, terwijl de rest in het lichaam zelf ontstaat, door de verbranding van eiwit, vet en suiker. Daar de ondervinding geleerd heeft, dat in het W. dikwijls ziekteverwekkende stoffen geraken, en dat besmet drinkwater epidemieën (cholera, typhus enz.) kan doen uitbreken, is het verschaffen van zuiver W. een dringende noodzakelijkheid. Zie ook Drinkwater.
