Question

水变成冰为什么体积变大

Answer 1

水变成冰体积变大,是因为液态水中水分子之间存在着的氢键。当水处于液态时,在氢键的作用下,水分子间距小,所以体积小.而变为固体时,氢键的作用力削弱,所以体积变大。

水变成冰体积变大的原因

由于水分子是极性很强的分子，能通过氢键结合成缔合分子（多个水分子组合在一起）。液态水，除含有简单的水分子外，同时还含有缔合分子，最典型的两种是(H₂O)₂和(H₂O)₃，前者称为双分子缔合水分子。物质的密度由物质内分子的平均间距决定。

当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H₂O)₃的缔合分子存在，当温度升高3.98℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.98℃以上，一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。

在水温由0℃升至4℃的过程中，由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用，比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随温度的增高而加大。

水温降到0℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键，两个氢键)，这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小。

水

水，化学式为H₂O，是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒，可饮用。在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉。水是地球上最常见的物质之一。地球表面有72%被水覆盖。它是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。

纯水导电性十分微弱，属于极弱的电解质。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的阴阳离子，才有较为明显的导电性。

冰

冰是由水分子有序排列形成的结晶，水分子间靠氢键连接在一起形成非常“开阔”（低密度）的刚性结构。最邻近水分子的O—O 核间距为0.276nm，O—O—O键角约为109度，十分接近理想四面体的键角109度28分。但仅是相邻而不直接结合的各水分子的O一O 间距要大的多，最远的要达0.347nm。每个水分子都能结合另外4个水分子，形成四面体结构，所以水分子的配位数为4。

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