氷(固体状態):
* 高度に秩序化された構造: 氷の水分子は、硬い結晶格子を形成します。それらは、1つの分子のわずかに正の水素原子と別のわずかに負の酸素原子との間の強い魅力である水素結合によって結合されています。
* 固定位置: 分子は特定の位置にロックされており、わずかに振動します。
* 低密度: 氷の開いた結晶構造により、液体の水よりも密度が低くなります。これが氷が浮かぶ理由です。
融解(液体状態への移行):
* 運動エネルギーの増加: 熱を加えると、水分子は運動エネルギーを獲得し、より激しく振動します。
* 壊れた水素結合: 振動の増加は、結晶格子の分子を一緒に保持する水素結合を弱めます。
* 剛性の喪失: 格子は崩壊し始め、分子はより自由に動くことができます。
* 密度の増加: 分子が互いに近づくと、水の密度が増加します。
液体水:
* 順序の少ない構造: まだ水素結合が存在しますが、それらは常に形成され、壊れています。これにより、分子が互いに乗り越えることができる、より液体構造が作成されます。
* 高密度: 液体水分子の密集により、氷と比較して密度が高くなります。
本質的に、融解とは、氷の剛性のある秩序化された構造を破壊し、水分子がより自由に移動できるようにするプロセスであり、より障害のある密度の高い液体状態をもたらします。