水は地球上で最も重要な分子の1つです。それは人生に不可欠であり、さまざまな産業および商業用アプリケーションでも使用されています。ただし、水をユニークにすることの1つは、その凍結動作です。他のほとんどの物質とは異なり、水は単一の温度で凍結しません。代わりに、摂氏0度（華氏32度）から摂氏-200度（華氏-328度）に凍結します。
この異常な行動は、水分子が互いに水素結合を形成できるという事実によるものです。これらの水素結合は弱いですが、摂氏0度を超える温度で液体状態に水分子を一緒に保持するのに十分な強さです。しかし、温度が低下すると、水分子間の水素結合が強くなり、水分子が結晶構造を形成し始めます。この結晶構造は、私たちが氷と呼ぶものです。
水が凍結する温度は、圧力、不純物の存在、水滴のサイズなど、多くの要因に依存します。通常の大気圧の下では、純水は摂氏0度で凍結します。ただし、圧力が上昇すると、水の凍結点が減少します。これが、水がより高い高度で行われるよりも高い温度で沸騰する理由です。
不純物の存在は、水の凍結点を下げることもできます。これが、塩水が純水よりも低い温度で凍結する理由です。塩イオンは、水分子間の水素結合の形成を妨げているため、水が凍結することがより困難になります。
水滴のサイズも凍結点に影響を与える可能性があります。小さな水滴は、大きな水滴よりも低い温度で凍結します。これは、小さな水滴の表面積がその体積に比べて大きいためです。つまり、水素結合を互いに形成できる水分子がより多くあることを意味します。
水の凍結挙動は、いくつかの理由で重要です。これは、環境での水が振る舞う方法に影響を及ぼし、さまざまな産業および商業プロセスを理解するためにも重要です。水の凍結点に影響を与える要因を理解することにより、この重要な分子の挙動をよりよく理解することができます。
