1。分子配置と間隔:
* 液体水: 液体の水分子は密接に詰め込まれていますが、自由に動き回ることができます。それらは互いに水素結合を形成し、比較的弱く、絶えず壊れて改革しています。これにより、配置にある程度の柔軟性が可能になります。
* 固体氷: 氷では、水分子が硬い結晶構造を形成します。 水素結合はより安定しており、開いた六角形の格子を作り出します。この格子構造は、液体の水と比較してはるかに間隔を空けています。
2。密度の変化:
* 液体水よりも密度が少ない氷: 氷の開いた構造により、分子は液体水よりもさらに離れています。これは、同じ量の水分子が固体形態でより多くのスペースを占めることを意味し、密度が低くなります。これが氷が浮かぶ理由です。
* 水蒸気よりも密度が高い液体水: 水蒸気では、分子は遠く離れており、自由に動きます。この非常に低い密度は、気体状態の分子間の広大な間隔によるものです。
3。密度異常:
* 温度と密度: 温度とともに水の密度が変化します。液体水は、4°C(39.2°F)で最大密度に達します。この温度の上下に、密度が減少します。これは、分子の熱膨張が水素結合の効果を克服し、より大きな間隔をもたらすためです。
概要:
変化する水分子の再編成は、分子間隔の変化と水素結合の強度のため、状態が密度に大きく影響します。 固体形態が液体の形よりも密度が低いこの水の特性は、寒い環境で生き残るための水生生物の能力を含む、地球上の生命に大きな影響を与えます。