Dlaczego lód ma mniejszą gęstość niż woda?

Ze względu na strukturę krystaliczną fazy stałej wody, cząsteczki układają się same w sobie w sztywny, uporządkowany sposób i kończą się średnio dalej od siebie (niż w fazie ciekłej), a zatem mniej gęsty. Mniej gęste rzeczy unoszą się ze względu na pływalność.

Nie sądzę, aby to pytanie nadal było w pełni rozwiązane, woda jest fascynująca cząsteczka! Ale oto kilka przemyśleń.

Oczywiście, jeśli lód jest lżejszy od wody w stanie ciekłym, dzieje się tak dlatego, że się nie pakuje. Jest to przykład tego, jak przypadkowe upakowanie może być bardziej wydajne niż (niezamknięte) uporządkowane upakowanie cząsteczki o „dziwnym” kształcie. Wyobraź sobie, że wrzucasz klocki LEGO do pudełka, zamiast umieszczać je bardzo schludnie i porządnie, w odległości dwóch cali od siebie.

Dlaczego tak się dzieje? Aby zestalić wodę, powinna wejść w fazę krystaliczną, ale to wymaga dostosowania się do dziwnego kąta wiązania wody (który nie jest całkowicie tetragonalny, który łatwo się pakuje. Patrz C, Si, itd.) W sposób, który można uczynić nieskończenie okresowym, możliwie kompaktowy i nadal spełnia wymagania energetyczne. W dużej mierze ze względu na ten dziwny kąt wiązania, powstałe opakowanie wymaga objętości.

Z kolei w fazie ciekłej cząsteczki nie muszą znajdować się w określonych miejscach. Jest raczej próbą maksymalizacji wiązań wodorowych. Prowadzi to (na przykład) do łańcuchów wodnych. W międzyczasie energia cieplna próbuje wszystko podrzucić, co powoduje zerwanie tych łańcuchów (średnia długość 7, jeśli dobrze pamiętam).

Ogólny efekt jest taki, że cząsteczki wody w cieczy mogą umieszczać się w ciasnych przestrzeniach i pozostawać wystarczająco długo, aby coś zmienić, ale nie mogą być w fazie lodowej.

Komentarze

• Głosowałem w górę, ponieważ ' jest jedyną odpowiedzią na wzmiankę o wiązaniu wodorowym i kącie wody HOH. inne odpowiedzi brzmią dla mnie jak tautologie. Mówią, że gęstość lodu jest mniejsza, ponieważ cząsteczki są mniej gęsto upakowane. Nie ' nie wyjaśniają mechanizmu dlaczego cząsteczki upakują się mniej gęsto.

lód jest mniej gęstszy niż woda, ponieważ w lodzie cząsteczki układają się w sztywną strukturę czworościenną, dzięki czemu przestrzenie przypominające klatkę pozostają w ich wiązaniach. Jednak cząsteczki wody pozostają w postaci wiązań liniowych. Im większa objętość lodu, tym gęstsza jest mniejsza.

lód jest kryształowym pu ponownie składa się z wody po zamrożeniu w określonej temperaturze, ponieważ jest lżejsza od wody, stąd jej gęstość jest mniejsza niż woda ………… można to przyjąć tak, jak w prostych słowach

Komentarze

• To tak naprawdę nie odpowiada na pytanie, ponieważ pytanie już sugeruje, że gęstość lodu byłaby niższa niż gęstość wody, ale twoja odpowiedź nie wyjaśnia dlaczego kryształowa forma lodu miałaby mniejszą gęstość.
• To nie w pełni odpowiada na pytanie. Zakładane pytanie stojące za pytaniem PO brzmi: dlaczego woda w stanie stałym jest mniej gęsta niż woda w stanie ciekłym, co nie jest prawdą w przypadku większości substancji.
• Po prostu stwierdzam, że tak jest nie kwalifikuje się do usunięcia jako brak odpowiedzi.