水结成冰后为什么密度变小初一科学七年级上册第四章学习了《物质的构成》。其中讲 到分子间的空隙固体间空隙最小,液体其次,气体最大。由此自然可以 推知,所谓“热胀冷缩”,就是指分子间距在受热时变大表现为“胀”, 在遇冷时变小表现为“缩”。所以,一般物质当从液态变为固态时都是 体积变小的。但练习题中偏偏出了水结冰的问题,这可是个例外,水结 冰后体积是增大的。在这里简单给大家解释一下。 水其实是一种很特殊的物质。水是地表上唯一一种三态并存的 物质, 他的物理与化学性质都挺特别的,主要是由于水分子的特殊结 构造成的。 水的分子是由两个氢原子和一个氧原子构成,但三者并不在一 条直线上,而是以氧原子为中心形成一个键角为105 度的三角形。在相 对于两个氢原子相反方向上有两个带负电的电子云,他们可以吸引相邻 水分子的氢核,形成所谓的“氢键”。 气态水分子基本相互是独立的,除了碰撞外,相互作用力很弱; 液态水分子部分在氢键的作用下已经结合在一起,与一般的流体分子独 立而不规则的运动特点是不一样的;而固态水的分子则彼此强烈的结合 形成规则有序的阵列结构。 当水结冰时,一个水分子通过氢键的作用会将邻近的四个水分 子吸引在周围形成六角形结构,再层层相叠形成冰晶,这样的排列使水 在从液态变成固态时表现为体积胀大,密度变小。 这个特性对生物很重要,因为如果水和大多数物质一样固态密 度比液态密度大的话,则冬天将使河底、湖底和海底的水先结冰,则必 使水底生物无法生存。我们学过地球上早期的生命起源于海洋,如果冰 不能漂浮在水面上,地球上就算有生命也无法安全度过冰期。所以,水 的特性对地球上的生物生存有着重要作用。