2022年初中物理水變成冰為什么體積變大

水變成冰體積變大,是因為液態(tài)水中水分子之間存在著的氫鍵。當水處于液態(tài)時,在氫鍵的作用下,水分子間距小,所以體積小.而變?yōu)楣腆w時,氫鍵的作用力削弱,所以體積變大。

1水變成冰體積變大的原因

由于水分子是極性很強的分子，能通過氫鍵結(jié)合成締合分子(多個水分子組合在一起)。液態(tài)水，除含有簡單的水分子外，同時還含有締合分子，最典型的兩種是(H₂O)₂和(H₂O)₃，前者稱為雙分子締合水分子。物質(zhì)的密度由物質(zhì)內(nèi)分子的平均間距決定。

當溫度在0℃水未結(jié)冰時，大多數(shù)水分子是以(H₂O)₃的締合分子存在，當溫度升高3.98℃(101kPa)時水分子多以雙分子締合水分子的形式存在，分子占據(jù)空間相對減小，此時水的密度最大。如果溫度再繼續(xù)升高在3.98℃以上，一般物質(zhì)熱脹冷縮的規(guī)律即占主導(dǎo)地位了。

在水溫由0℃升至4℃的過程中，由締合水分子氫鍵斷裂引起水密度增大的作用，比由分子熱運動速度加快引起水密度減小的作用更大，所以在這個過程中，水的密度隨溫度的增高而加大。

水溫降到0℃時，水結(jié)成冰，水結(jié)冰時幾乎全部分子締合在一起成為一個巨大的締合分子，在冰中水分子的排布是每一個氧原子有四個氫原子為近鄰(兩個共價鍵，兩個氫鍵)，這樣一種排布導(dǎo)致成一種敞開結(jié)構(gòu)，也就是說冰的結(jié)構(gòu)中有較大的空隙，所以冰的密度反比同溫度的水小。

2水

水，化學(xué)式為H₂O，是由氫、氧兩種元素組成的無機物，無毒，可飲用。在常溫常壓下為無色無味的透明液體，被稱為人類生命的源泉。水是地球上最常見的物質(zhì)之一。地球表面有72%被水覆蓋。它是包括無機化合、人類在內(nèi)所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分。

純水導(dǎo)電性十分微弱，屬于極弱的電解質(zhì)。日常生活中的水由于溶解了其他電解質(zhì)而有較多的陰陽離子，才有較為明顯的導(dǎo)電性。

3冰

冰是由水分子有序排列形成的結(jié)晶，水分子間靠氫鍵連接在一起形成非常“開闊”(低密度)的剛性結(jié)構(gòu)。最鄰近水分子的O—O 核間距為0.276nm，O—O—O鍵角約為109度，十分接近理想四面體的鍵角109度28分。但僅是相鄰而不直接結(jié)合的各水分子的O一O 間距要大的多，最遠的要達0.347nm。每個水分子都能結(jié)合另外4個水分子，形成四面體結(jié)構(gòu)，所以水分子的配位數(shù)為4。

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