なぜほとんどの物質が固体として密度が高いのか：
* パッキングを閉じる： 物質が固化すると、それらの分子は互いに近づき、密度が増加します。これは、分子が動き回ってより組織化されたコンパクトな構造に落ち着く自由度が少ないためです。
なぜ氷が水よりも密度が低いのか：
* 水素結合： 水分子は互いに強い水素結合を形成します。これらの結合は、多くの水のユニークな特性を担当しています。
* 氷のオープン構造： 水が凍結すると、水素結合により、分子は、それらの間に比較的大きな空間を備えた硬い結晶構造に身を整えます。 この開いた六角形の構造は、液体の水分子のランダム配置よりもコンパクトではありません。
水のユニークな特性の結果：
* アイスフロート： 氷の密度が低いため、水は水に浮かび上がります。これは、水生生物にとって重要な要因です。湖や海が固体を凍結するのを防ぎ、寒い気候でも水生生態系が生き残ることができます。
* 断熱材： 水面上の氷の層は絶縁体として機能し、下の水のさらなる冷却を防ぎます。
要約：
密度に関連する水の異常な挙動は、その分子間の強い水素結合によるものです。この結合は、固体状態ではコンパクトな構造が少なくなり、氷が液体水よりも密度が低くなります。この特性は、地球上の生活に大きな意味を持っています。
