体積が大きくなって、密度が小さくなるのがわかりません。 逆だと思ってて解説読んだんですが理解できませ

体積が大きくなって、密度が小さくなるのがわかりません。

逆だと思ってて解説読んだんですが理解できません。

噛み砕いて分かりやすく説明していただけると有難いです'٩꒰｡•◡•｡꒱۶'

No.3 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/03/22 21:48

水は4℃で密度が最大になる”特別”な物質です。

水の液体と固体の間の状態変化は、日常身近にある物質の中では例外的な物質なので、これはまず覚えるしかないです。

水が液体から固体になるとき、体積が膨張します。
そして固体の水(氷)が冷えていくと体積が膨張していき、瓶などを割ることもありますし、
寒冷地では、コンクリートや岩の割れ目をに水が入り込んで凍結すると、建物全体の強度を落とす事が時々あります。

何故、水がそのような特徴を持つかというと、水の分子は　H-O-H　という真ん中に酸素があり、その両側に水素がある形をしています。
そしてこの並び方は直線ではなく、”∧”な山形になっていて、水素-酸素-水素の3つ原子が作る角度は104.45°になっています。

水を構成する原子の一つである酸素は、電気陰性度が高いという特徴を持つ元素で、結合した相手から電子を奪い取る能力が高いです。
水素は酸素原子に比べると電子を放出しやすい取られやすい傾向があります。
その結果、両側の水素の電子が中央の酸素原子に取られ気味になり、酸素原子がマイナスの電荷を帯び、両側の水素原子はプラスの電荷を帯びることになります。
この状態を、分子が分極しているなどと言います。

水は液体でランダムに動いてはいるのですが、分子が分極している影響を受けていて、ある水分子の酸素原子に他の水分子の水素原子が引き付けられる傾向があります。
分子が分極していて、酸素のマイナス電荷に水素のプラス電荷がクーロン力で引きつけられている訳です。
これを水素結合と言います。
水の融点や沸点が同じような分子量の物質よりも高い傾向があるのは、この水素結合の影響が大きいです。

水は約4℃で最大の密度を取りますが、液体のランダムに詰まった状態から、固体の氷になると水分子が規則正しく並ぼうとし、距離が少し広がっていきます。
ここら辺りになると大学での専門課程の知識が必要になってきて、今でも研究論文が出ている分野になってきます。
冷却を続けると更に膨張していくわけですが、その知見は完全に解明されていないです。

まあ、とにかく、水は身近にある物質の中でも例外的な物質であることを覚えておいてください。

この回答へのお礼

どうも本当にご丁寧にありがとうございます。

理屈、理由全て細かく書いてくださったためすごく分かりやすかったです。


本当にありがとうございます!!!!!

お礼日時：2018/03/22 22:09

No.2 回答者： Yonakikko 回答日時： 2018/03/22 21:38

たとえば、水が気体になると体積が増えます。

しかし、最初の水の重さと、気体になった重さは同じです。だから、同じ体積では水より気体のほうが軽いのです。気体は水より密度が小さいのです。
　切り餅を焼くと膨れて体積が大きくなりますが、餅の重さは焼く前も焼いて膨らんでも同じです。焼く前の餅と焼いて膨らんだ餅とでは膨らんだ餅のほうが同じ体積なら軽いから密度が小さいのです。

No.1 回答者： 。シナモン 回答日時： 2018/03/22 21:29

密度＝質量÷体積 です。

上(↑)の公式に例えばの数を当てはめます。
密度＝10(質量)÷2(体積)
密度＝5
になります。次に、体積の数を大きくします。
密度＝10(質量)÷5(体積)
密度＝2
と、なります。

だから、体積が大きくなると、密度は小さくなります。