안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
물은 수소결합을 하는 대표적 물질입니다. 수소결합이란 H와 F, O, N 가 결합한 분자들 사이에 작용하는 힘입니다. 전자를 잡아당기는 힘이 약한 H와 전자를 잡아당기는 힘이 강한 F, O, N이 결합할때 전자를 잡아당기는 힘(전기음성도)의 차이에 의해 전자가 F, O, N 쪽으로 치우치게 되고 그로 인해 H쪽이 부분적인 양전하, F, O, N 쪽이 부분적인 음전하를 띠게 됩니다. 이렇게 전하를 띤 분자들 간에 인력이 작용하고 이 인력을 수소결합력 이라고 합니다.
물이 액체에서 고체가 될때 분자의 운동에너지가 줄어들면서 서로 가까워지고 거의 모든 분자들은 수소결합을 하여 얼음은 육각형 구조로 됩니다. 이때 육각형 구조가 되는 이유는 산소와 수소의 결합각에 의해 얼음이 될때 분자들끼리 육각형 구조를 이루게 됩니다. 그러면서 안쪽이 비게되어 오히려 고체인 얼음이 되면 부피가 늘어나게 됩니다.
간단하게 설명하면 물은 한쪽은 +를 띠고 한쪽은 -를 띠게 되어 인력이 강해지면(고체로 될때)서로 잡아당겨서 육각형구조가 나오고 그 되는만큼 육각형 안쪽만큼 부피가 커지게 되어 오히려 고체가 될때 같은 질량당 부피가 증가하게 되는 것입니다.
