水は凍ると体積が増えるのは、なぜですか？小学4年生に教えるのに困っています。よろしくお願いします。

Question

drmuraberg · Accepted Answer

小学校４年生で科学に興味ある子なら、原子、分子、結合の言葉は聞いているものとして、考えてみます。
その時に、氷の構造から始めて、溶けて水になり（一度体積が減る）、更に温度が上がれば体積が増える、
という説明から始めたらいかがでしょうか？凍ると体積が増えるのはその逆（過程）と説明するのです。

氷の構造を説明する為には、どうしても図が必要なので、次のホームページの「氷の結晶構造」の図を使います。
http://examist.jp/chemistry/structure/bunsikessyou/

１）水分子は１個の酸素原子（O)と２個の水素原子（H)からできています。記号でH2Oと書かれます。
２）１個の酸素原子は２個の水素原子としっかりと手を繋いで（結合し）、水分子になっています。
３）氷の（結晶）構造は図の様になります。水色の大きな球は酸素原子、橙色の小さな球は水素原子です。実線が結合です。
４）水分子は隣り合う水分子とも引き合います。その時は隣の分子の水素と酸素が点線で表されるように弱く引き合います（水素結合）。
５）氷の結晶の中では、この弱く引き合う力がバランスを取れるように水の分子が配置されます。しかし、これは水の分子が最もきっちり詰まった構造ではありません。
６）氷から水になるとき、水素結合の・・・・約４℃で密度が最大になる（引用Webページからの引用）。
７）凍ると体積が増えるのはその逆（の過程）です。

酸素分子を男の子、水素分子を女の子として、結合はしっかり仲の良い友達。
弱い引力は、それでも気になる他のグループの異性と説明すると、判りやすいかもしれませんが、
一夫二妻の社会でも無いし、ヒンシュクも買いそうです。
ごまかしが無ければ、その時は解らなくとも、後で解ってもらえるかも知れません。

1paku · Answer

俗に、液体は休憩時間に生徒たちが教室の中を自由に動いている状態、気体が運動場のあっちこっちにいる状況、で、固体はチャイムが鳴って自由に動き回ってた生徒たちが席についた状態って説明があります。で、水は、席につくときに、ゆったりと座れるように机と机の間を少し離してから座る。ってのは、どうです。

1paku · Answer

神様が、宇宙を創造したときに、そういう性質を持たせたから。
とでも、
科学的にキチンと解明されてません。
実際、他の物質は、固体→液体→気体で体積増える性質ですし、
水がありふれた物質なのに、不思議なことです。

水は凍ると体積が増えるのは、なぜですか？小学4年生に教えるのに困っています。よろしくお願いします。

小学校４年生で科学に興味ある子なら、原子、分子、結合の言葉は聞いているものとして、考えてみます。

俗に、液体は休憩時間に生徒たちが教室の中を自由に動いている状態、気体が運動場のあっちこっちにいる状況、で、固体はチャイムが鳴って自由に動き回ってた生徒たちが席についた状態って説明があります。

神様が、宇宙を創造したときに、そういう性質を持たせたから。

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