凍結状態(氷)
* 高度に秩序化された構造: 氷の水分子は結晶格子を形成します。 これは、非常に具体的な繰り返しパターンで配置されることを意味します。各分子は、他の4つの水分子に水素結合されており、比較的開いた構造を作成します。
* 水素結合: 水分子間の水素結合は強く、分子を硬く保持しています。この構造は、氷の低密度(そのため、氷が浮かぶ理由)の原因です。
* 制限された動き: 氷の水分子は、その所定の位置にわずかに振動するだけです。彼らは自由に動くことはできません。
融解プロセス
* 破壊債: 熱が追加されると、水分子はエネルギーを獲得します。このエネルギーは、格子を一緒に保持する水素結合を弱めます。
* 動きの増加: 結合が弱いため、水分子は動き回る自由度が高くなります。それらはより速く振動し始め、回転します。
* 障害構造: 氷格子の順序付けられた構造は崩壊し始めます。 水分子はよりランダムに配置されます。
液体状態(水)
* ランダム配置: 液体水中の水分子は、氷のような固定パターンで配置されていません。彼らは自由に動き、常に互いに衝突しています。
* 水素結合はまだ存在します: 水分子の結合は依然として水分子間で形成されますが、分子のより大きな動きのために常に形成され、破壊されています。
* 密度の増加: 液体水における緩やかな配置により、分子はより密接に詰め込まれ、氷よりも密度が高くなります。
凍結プロセス
* 動きの遅い: 温度が低下すると、水分子はエネルギーを失います。彼らの動きは遅くなります。
* 結合形成: エネルギーが少ないと、水分子間の水素結合が強くなります。
* 格子形成: 水分子は、氷の順序付けられた結晶格子構造に身を整え始めます。
キーポイント
*水分子の配置は、その特性にとって重要です。
*水素結合は、氷の秩序化された構造と液体水の流動性の両方の重要な要因です。
*固体水と液体水の間の移行には、分子の配置と動きの大幅な変化が含まれます。