No.5ベストアンサー
- 回答日時:
皆さんの回答で正解なのですが、そもそも、何故水が特殊に固体(氷)の密度が液体(水)より小さいのか。
(0℃で氷は水に浮かぶ)他の物質は、原則的に、固体の方が密度が大きい。分子構造に秘密があります。酸素と水素の電気陰性度の違いによる(O>H)水素-酸素間で共有される電子対が酸素原子側に引き寄せられ、酸素原子はマイナスの電荷を、水素原子はプラスの電荷を分子内で持つことになります。これを極性分子といいます。隣接する水分子では酸素原子(-)に他の水分子の水素原子(+)が静電気的に引き寄せられます。これで、できる結合を水素結合といいます。固体の水はこの水素原子-酸素原子-水素原子のなす角度が104.5度で、水素結合でしいかり、立方晶系の結晶となります。ちょうど、正六角形(正四面体)の形となるのです。氷が溶解し始めると、結晶構造の一部が壊れ、(一部は残っている)壊れた分子が残ってる構造の中に入り込みます。結晶(氷)分子の位置が決まっていて、隙間が空いているが、溶けだしたときは、この隙間に分子が入り込むことが出来る。と、説明します。会合した水分子(H2O)n=氷の結晶の一部の骨格、と二量体(H2O)2とモノマーの水分子の共存状態が実際です。が分かりにくいので前者の説明でも可。他の物質では、結晶構造、極性の強さの違いにより、このようにはなりません。この状態で、密度が最大になるのが、1気圧で、3.98℃のき0.99997g/cm3 です。
この文章を頭の中で映像化してみて、納得できました。
身近にあって、我々生物には欠かせない水ですが、以外と特殊な物質だったんですね。うーむなかなか奥が深い・・・。
詳しい説明、ありがとうございました。
私は下の方への「お礼」で、先生に対して失礼なことを書いてしまいました。中学のときのI先生、ごめんなさい。でもあなたが漢字を知らないのは事実でしたよね。・・・いやいや、とにかく、失礼いたしました。
No.6
- 回答日時:
回答が出そろっていますので,ちょっとだけ補足.
理科の授業で先生が言われたことは至極もっともです.
ただし,水はまずかったですね.
水は意外と特殊な物質どころではなくて,極めて特殊な物質です.
水が固体になると体積が増える(⇔氷が水に浮く)は,
我々が日常目にしている,,
他の物質では液体と固体の共存状態を目にする機会がほとんどない,
の理由から当たり前のこととして受け取られますが,
本当はびっくり仰天,何メートルも飛び上がる,というほど不思議な現象です.
なお,氷になると体積が増えることと直接関係した現象として,
氷に圧力を掛けると水になる現象が知られています.
圧力掛ければ固体になりやすそうな気がする(至極健全です)のですが,
水では逆になっています.
・・・うーむ・・・。そういえばそうですねぇ。他の物質で液体と固体の共存状態・・・見たことがないかも知れません。
で、何故氷に圧力を掛けると水に・・・? 気圧と関係あるんでしょうか? いや、なんか違うな・・・。また新たに質問します。
みなさん、丁寧な回答、本当にありがとうございました。
No.4
- 回答日時:
答えは#1~#3で出ています。
が、話をややこしくするのと、かわいそうな先生をちょっとだけ弁護するために。水は極低温では様々な非結晶質の固体を形成します。
マイナス173℃で水蒸気を凝集させると非晶質の固体ができ、これをさらに圧縮・冷却すれば高密度非晶質固体ができます。で、これは理科の先生がおっしゃるがごとく、水よりも重いのです。
地球上ではこのような「固体」は実験的にしか作り出せません。しかし、宇宙空間は極低温です。ということは、宇宙全体では、水においても液体よりは固体が重いのが普通なのでしょう。理科の先生は、地球人ではなくて宇宙人だったのです。
参考URLの「さまざまな水」をご覧ください。
100Kとは絶対温度の表記法です。絶対零度=0K=-273.15℃
で、100Kはマイナス173℃になります。
参考URL:http://www.ricoh.co.jp/abs_club/Science/Science- …
No.3
- 回答日時:
No.2
- 回答日時:
それは凍った時の水の分子の並び方にあります。
ぎっしり詰め込んじゃえば、確かに元の水より体積は減るんですけど、水は分子の形がくの字形をしていて、その角度は104度だそうです。真ん中が酸素で、両端に水素がついてます。
これが、真ん中の酸素が他の分子の水素と引き合い、6角形に並びます。そして、その六角形の中はからっぽになるので、体積が増えてしまいます。
↓参考にしてください。図面があると良かったんだけど。
参考URL:http://village.infoweb.ne.jp/~hiranoxx/mizu.htm
なるほど。隙間ができてしまうんですね。そのせいだったんですか。
URLも書いてくださって、ありがとうございました。このHP、おもしろいですね。皆さんも見てみてください。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 化学 『水』 4 2022/11/23 10:56
- 化学 分子をつくる物質と分子を作らない物質について。 なんとなく理解出来ているつもりではいるのですが、認識 1 2023/02/15 02:04
- 化学 ナトリウムとカリウムの何の違いが石鹸の固形と液体の違いを生むのですか? 20 2023/06/24 16:20
- 化学 温度変化に伴う圧力と体積の変化について 2 2022/07/25 17:21
- 化学 phメーターについて 1 2022/06/16 22:45
- メディア・マスコミ NHKチコちゃんで明らかな誤り NHKは謝罪した? 7 2023/07/30 08:05
- 物理学 アルキメデスの原理 アルキメデスの原理が上手く想像出来ません。中学生です。 教科書には 水中の物体に 4 2022/06/13 21:29
- 化学 塩素酸ナトリウムの水溶液はどういう性質ですか? 1 2023/06/25 15:48
- 固定資産税・不動産取得税 マンションの土地の不動産取得税と固定資産税の計算方法の違いについて 2 2022/10/24 21:59
- 物理学 水の密度を1g/cm³とした時、0.5g/cm³の物体の半分の(体積)が水に浮く、 0.9g/cm³ 3 2022/08/05 10:42
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報