1. 수소 결합 :
* 물 분자는 극성이며, 이는 양의 말단 (수소 원자)과 음성 말단 (산소 원자)을 의미합니다.
*이 반대의 전하는 상대적으로 강한 분자간 힘 인 수소 결합을 통해 서로를 끌어들입니다.
* 액체 물에서, 수소 결합은 끊임없이 파손되고 형성되어 분자가 서로 가깝게 만들 수있게한다.
2. 얼음의 결정 구조 :
* 물이 얼어 붙으면 수소 결합이 더 안정적이되어 분자를 특정 결정 구조로 고정시킵니다.
*이 구조는 고도로 정리되어 있으며 각 물 분자는 이웃과 4 개의 수소 결합을 형성합니다.
* 배열은 분자 사이에 큰 공간을 가진 육각형 열린 격자 구조를 만듭니다.
3. 밀도 :
* 얼음의 개방적이고 넓은 격자 구조로 인해 분자는 액체 물에 비해 더 멀리 떨어져 있습니다.
* 분자 사이 의이 더 큰 간격은 얼음의 밀도가 낮습니다.
* 밀도는 단위 부피당 질량이므로 동일한 질량을 가진 더 큰 부피는 밀도가 낮습니다.
왜 이것이 특이한가?
대부분의 물질은 분자가 서로 더 가깝게 포장되기 때문에 굳어 질 때 밀도가 높아집니다. 그러나, 수소 결합은 분자를 얼음에서 덜 조밀 한 결정 배열로 강제 할 수있을 정도로 강하기 때문에 물은 독특합니다.
이 특이한 재산의 결과 :
* 얼음 부유물 : 그렇기 때문에 얼음이 물에 떠 다니면서 차가운 기후에서 수생 생물이 생존 할 수 있습니다.
* 침식과 풍화 : 얼어 붙을 때 물이 팽창하면 암석에 균열이 생길 수 있으며 풍화 과정에 기여할 수 있습니다.
* 생물학적 중요성 : 얼음의 밀도는 지구의 기후와 생태계에서 중요한 역할을합니다.
요약하면, 동결시 물의 밀도의 비정상적인 감소는 분자를 얼음에서 개방 결정 구조로 강제하는 강한 수소 결합에 기인하여 액체 물에 비해 밀도가 낮다.
