同等质量下,为什么固态水体积比液态水大?
从微观角度来看,同质量的水意味着分子总数是一样的,那么体积的大小就完全取决于分子之间的间距。当水结成冰时,分子间形成的氢键数量增加,而且这些氢键具有特定的方向性,这种结构迫使分子彼此远离,从而导致整体体积膨胀。
从微观角度来看,同质量的水意味着分子总数是一样的,那么体积的大小就完全取决于分子之间的间距。当水结成冰时,分子间形成的氢键数量增加,而且这些氢键具有特定的方向性,这种结构迫使分子彼此远离,从而导致整体体积膨胀。
这个解释挺到位的,氢键的方向性确实是关键。不过大家可能容易忽略一个点:液态水其实也是存在氢键网络的,只是结构更“混乱”且动态变化。冰的晶体结构那种六边形排列,虽然整齐但留下了很多“空隙”,就像把一堆杂乱无章的筷子强行摆成规整的网格,反而占地方。这也是为什么冰能浮在水面上,对水生生物生存太重要了。