물이 얼음이 될 때 부피가 왜 증가하는가?

Question

물이 얼음이 될 때 다른 것들은 다 액체에서 고체가 될 때 부피가 줄어드는 걸로 알고 있는데 왜 물은 부피가 증가하나요??

처음에는 아무 생각없이 그러겠지 하고 생각 했는데 지금 다시 생각 해보니 궁금해서요.

Answer 1

물의 온도가 내려가면 불규칙하게 움직이는 물 분자가 규칙적으로 배열이 되면서 고체가 됩니다.

이렇게 형성되는 고체가 바로 얼음입니다.

이때 물 분자의 구조적인 특징 때문에 배열된 분자들 사이에 공간이 생기게 되고, 이로 인해 부피가 늘어나게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

대부분의 물질은 액체에서 고체로 되면서 부피가 줄어듭니다. 하지만, 물의 경우는 특별합니다. 물이 얼음이 되면서 부피가 커집니다. 혹시, 페트병에 물을 넣어 얼린경험이 있으시다면 바로 알아채실겁니다. 페트병에 물이 얼어있으면 빵빵하게 돼버리는데, 얼음이 물보다 부피가 크기 때문이죠. 물 분자는 액체 상태에서 자유롭게 있다가 어는점이 되면서 배열을 이룹니다. 이 때 6각 배열로 정렬하면서 얼음(고체)이 되는데, 6각 배열은 기존 물 분자 6개가 있던 공간보다 큰 공간을 차지합니다. 또한 6각 구조 내부로는 물 분자가 위치하지 않게 되죠. 이러한 원리로 얼음이 되면서 부피가 커진거죠. 그리고 물의 질량은 여전히 얼음의 질량과 동일합니다. 즉, 물의 밀도가 얼음의 밀도보다 크기 때문에 얼음이 물 위에 뜨는것이죠.

Answer 3

안녕하세요.

대부분의 물질은 온도(에너지)가 떨어지면 분자운동이 감소하여 부피가 감소하고 밀도가 증가하게됩니다.

다만 물은 액체에서 고체가 될 때 특정한 육면체의 구조를 이루기 때문에 중간에 빈공간이 생기게 됩니다.

그렇게 구조를 이룬 얼음은 액체 상태일 때 보다 분자간 거리가 멀어지게 되고 부피는 증가, 밀도는 감소하게 됩니다.

추가로 물은 표준상태 4°C 에서 가장 밀도가 높습니다.

Answer 4

안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.

물은 다른 물질과 다르게, 수소결합으로 이루어져있답니다. 이 수소결합때문에, 고체(얼음)이 될 때 부피가 증가하는 것이구요.

수소결합을 하게되면 물은 6각형의 구조가 된답니다. 그래서 액체때보다 촘촘한 6각형이 완성되어 부피가 커지게 되는 것이죠.