왜 보통 얼음을 육각 결정체라고 하는 것일까요?

Question

보통 얼음을 그림으로 묘사할 때 육각형으로 그리고는 합니다. 얼음결정이 정말 육각형으로 어는 것인가요? 그렇다면 왜 얼음이 육각형으로 어는 것인지 그 원리를 알려주시면 감사하겠습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

얼음이 육각 결정체로 알려진 이유는 주로 분자의 배열과 결합 형태 때문입니다. 얼음은 물 분자들로 이루어져 있으며, 물 분자는 두 개의 수소 원자와 하나의 산소 원자로 구성되어 있습니다.

얼음이 생길 때, 물 분자들은 일정한 패턴으로 배열되어 결정 구조를 형성합니다. 이 패턴은 육각형 모양의 격자 형태로 나타납니다. 각 물 분자는 다른 네 개의 물 분자와 수소 결합을 형성하며, 이때 육각 형태의 결정 구조가 형성되는 것입니다.

물 분자 간의 수소 결합은 강한 결합이며, 이러한 결합이 얼음 분자들을 서로 연결시킵니다. 이렇게 결합된 육각 구조는 얼음의 특성을 결정짓는 중요한 요소 중 하나입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.

말로 하는 것보다 그림으로 보는 게 훨씬 이해가 더 빠릅니다.

H2O분자들이 수소결합으로 서로 이어집니다.

Answer 3

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

얼음이 육각형으로 어는 이유에 대해 알려드리겠습니다.

얼음은 물이 어는 과정에서 분자들이 서로 결합하여 고체로 변하는데, 이때 분자들이 육각형 모양으로 배열되는 것입니다. 이렇게 육각형 모양으로 결합하면 물 분자들이 가장 밀집되어서 얼음이 더 단단하게 만들어지기 때문에 이런 구조가 형성되는 것입니다.

하지만 모든 얼음이 육각형 모양으로 형성되는 것은 아닙니다. 예를 들어, 물에 소금이나 설탕 같은 물질이 섞여 있으면 육각형 모양이 아닌 다른 모양의 얼음이 형성될 수 있습니다.

얼음이 육각형으로 어는 것은 자연에서 일어나는 매우 특별한 현상입니다. 이는 물의 분자 구조와 얼음이 어는 과정에서 일어나는 현상이 조화를 이루어서 가능한 것입니다. 이렇게 자연에서 일어나는 현상들은 모두 과학적인 이유가 있기 때문에 우리는 그것들을 이해하고 관심을 갖는 것이 중요합니다.

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Answer 4

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

네, 얼음 결정은 대부분 육각형 구조로 형성되며, 이는 물 분자가 가장 안정한 형태로 모인 결과입니다.

물 분자는 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개로 구성되어 있습니다. 이들 분자는 수소결합에 의해 연결되며, 각 분자는 자기를 둘러싼 4면체 꼭지점의 위치에 해당하는 4개의 인접 분자와 결합을 형성합니다. 이 4면체가 정렬되면서 물 분자들이 주름진 6각 고리를 형성하게 되는데, 이러한 6각 모양이 얼음 결정의 6각 대청성을 야기합니다.

따라서, 얼음을 그림으로 묘사할 때 육각형으로 그리는 것은 이러한 분자 수준에서의 구조를 반영한 것입니다. 하지만, 얼음이 처음부터 완벽한 육각 고리의 형태로 어는 것은 아니며 분자동역학 시뮬레이션을 이용해 얼음이 어떻게 구조를 형성하는지 관찰한 결과, 물 분자는 얼음의 가장자리에서 일시적으로 오각형이나 칠각형 고리 구조를 나타내며, 이후에 새로운 물 분자와 결합하며 비로소 육각형 고리 구조를 만드는 것입니다.