为什么水结冰后体积会变大?我知道冰的密度比水小,我要的是本质原理

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  • 我想楼主想要问的,是为什么水和其他物质不一样,其他物质都是热胀冷缩,固态一定比液态的体积要小,但水不一样.

    本质原因是因为水的氢键使水和其他物质不同.

    冰具有四面体的晶体结构.这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体.这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%、因此冰的密度较小.

    水溶解时拆散了大量的氢键,使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子),故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不象冰中那样固定,水分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去.这样分子间的空隙减少,密度就增大了.

    同样,氢键的存在也是解释水在4摄氏度时密度最大的原因.