물이 얼면 왜 부피가 증가하나요??
냉동실에서 생수를 얼리면
부피가 늘어나는거 같은데
물이 얼면 왜 부피가 증가하는 걸까요
정확한 답변부탁드립니다
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안녕하세요. 복선정 약사입니다.
액체에서 고체가 됐을때 부피가 커지는 것은 물(H2O)의 대표적인 성질인데요. 이는 물의 분자 구조가 얼음(고체)가 되면서 생기는 배열이 더 부피가 커지는 구조가 되기 때문입니다. (아래 참고할 그림을 첨부했습니다.) 또한 다시 물로 녹게 되면 처음의 물의 부피로 돌아옵니다.
안녕하세요. 장용석 과학전문가입니다.
물을 가득 채운 패트병을 얼리면 얼음이 만들어지면서 패트병이 팽창하는 것을 볼수 있습니다. 액체였던 물이 고체인 얼음으로 변하면서 부피가 9%가량 늘어나기 때문입니다. 액체 중 이런 특징을 갖고 있는 것은 물이 유일합니다.
물분자 사이에는 수소결합이 존재하기 때문에 여러가지 특성이 나타납니다.
수소결합은 물 분자끼리 서로 결합시키는 힘입니다.
물 분자는 두 개의 수소 원자가 산소 원자의 한쪽 끝에서 튀어나와 있기 때문에 비대칭 형태를 이룹니다. 물 분자의 수소 끝부분은 +전하를 띠고 물분자에서 그 반대쪽인 산소 끝부분은 -전하를 띱니다. 이렇게 생긴 +전하와 -전하가 서로 끌어당기기 때문에, 물 분자끼리 결합하게 됩니다.얼음에서 물 분자는 4개의 다른 물 분자와 수소결합을 이룹니다. 얼음은 수소결합 때문에 빈 공간이 많은 구조를 갖게되어 부피가 커집니다. 얼음이 녹을 때에는 수소결합의 일부가 끊어져 물 분자가 빈 공간을 채우므로 부피가 줄어들게 됩니다. 따라서 0도 부근에서 물은 얼음보다 밀도가 더 큰 것입니다.
얼음의 경우 수소결합에 의해 연결되어 근접해 있는 분자 수는 4개이지만 수소결합을 하지 않는 일반적인 고체의 결정 구조에서는 주위에 약 10개 정도의 근접 원자가 있습니다. 즉, 얼음 결정의 경우 일반 고체의 결정 구조에 비해서 빈틈이 매우 많은 것입니다.
안녕하세요. 성삼경 과학전문가입니다.
물은 다른 고체와 다르게 수소결합이라는 독특한 성질로 인해 고체가 되더라도 밀도가 감소하는 성질이 있습니다.
(물질 중 유일하게 고체가 액체보다 밀도가 작습니다.)
따라서 얼음(고체)는 물(액체)위에 뜨는것 입니다.
감사합니다.
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.
물은 액체 상태에서는 분자간 인력이 제일 낮은 상태로 존재하지만, 고체가 될때는 규칙적으로 존재하며 이로인해 분자간인력을 낮게하기위해 부피가 커지게됩니다.
안녕하세요. 김현준 과학전문가입니다.
물의 구조가 변하면서 부피가 증가하는 현상입니다.
물 분자간 수소결합이 변하게 되는데, 액체(물)의 오각형 구조에서 고체(얼음)의 육각형구조로 변하면서 부피가 커지기 때문입니다.안녕하세요. 김바른 치과의사입니다.
온도가 낮아져서 얼음으로 얼게될때 질서없이 흩어져있던 물분자들은 규칙적인 육각형 구조를 이루게되며 물분자들 끼리 서로 안정화시킵니다. 이때 육각형 구조에 의해 빈공간이 생기게 되고 그로인해 부피가 커집니다.
안녕하세요. 배영광 과학전문가입니다.
물에서 얼음으로 상태 변화하는 과정에서 물 분자는 수소결합을 통해 육각형의 분자 구조를 가진 얼음으로 변하게 되는데, 이 때 분자 사이의 간격이 멀어집니다.
때문에, 물이 얼면 부피가 커지며, 밀도가 작아지게 됩니다.
감사합니다.
