* 水中の水素結合： 水分子は極性であり、水素原子にわずかに正電荷と酸素原子にわずかに負の電荷があります。これにより、彼らは水素結合を形成することができます - ある分子の陽性水素端と別の分子の負の酸素端との間の弱い魅力。
* 氷の構造： 氷の中で、これらの水素結合は、水分子を非常に組織化された開いた結晶構造に並べます。この構造には多くの空のスペースがあり、その低密度に貢献しています。
* 液体水構造： 液体水では、水素結合が絶えず破壊および改革されており、分子のより混乱したコンパクトな配置につながります。このコンパクトさは、液体の水を密にします。
ここに簡単なアナロジーがあります： 容器の中の大理石（水分子を表す）の束を想像してください。液体の水では、大理石が比較的しっかりと詰め込まれています。氷の中で、ビー玉は小さな弾性バンド（水素結合を表す）で接続されており、よりオープンで広々とした配置を形成するようになります。
氷の低密度の結果：
* アイスフロート： 氷は液体の水よりも密度が低いため、浮いています。これは水生生物にとって非常に重要です。なぜなら、それは水域が上から下から凍結し、その下に命を維持することを可能にするからです。
* 凍結時の拡張： 水が凍結すると、開いた氷の結晶構造が形成されるため、体積が膨張します。この拡張は、パイプ、岩、その他の材料に損傷を与える可能性があります。
要約すると、水素結合は、液体水と比較して氷の構造とその低密度を決定する上で重要な役割を果たします。この一見単純な現象は、地球上の生活とさまざまな物理的プロセスに大きな結果をもたらします。
