水結冰後為什麼體積變大但是分子間隙卻變小

時間 2021-10-14 20:13:06

1樓:旅遊攝像機看天下

沒有為什麼,這就是物質的性質決定的,冬天水管易凍裂爆管,就是這個道理造成的。

2樓:席蕾席亥

你說錯了,其實是分子的組成順序變了,是硬度變了。但體積變大了、希望採納

3樓:宗政素琴苗庚

水結冰體積變大的原因:

(1)液態水中水分子排布不規則,凝固後,排布變規則了,由於氫鍵的作用,水分子間形成四面體結構,使得水分子間的空隙變大,所以水變冰後體積增大。含氫鍵的無機物質主要有水、氨和氟化氫,他們在凝固時都變成空間多面體(水、氨為四面體,氟化氫為空間雙鏈結構),所以他們都會冷脹。有機化學中大部分含氧衍生物都可能有氫鍵,但是基於碳架的影響,其氫鍵形成情況會非常複雜.

(2)水凝固成冰,它的分子的平均動能會減小,但它本身為了阻礙這種變化,它的分子勢能要增加,所以它的體積會增加.另外除了在0~4攝氏度是這樣的,其它的溫度,應遵循常理.

溫度變低,溶於水的氣體的溶解度隨溫度的下降而變低,於是氣體溢位,但在溫度下降過程中,被結成的冰擋在裡面,於是體積增大了(氣體體積比液體大,這個大家都知道吧?!)

(3由於水分子是極性很強的分子,能通過氫鍵結合成締合分子(多個水分子組合在一起)。液態水,除含有簡單的水分子(h2o)外,同時還含有締合分子,最典型的兩種是(h2o)2和(h2o)3,前者稱為雙分子締合水分子。物質的密度由物質內分子的平均間距決定。

當溫度在0℃水未結冰時,大多數水分子是以(h2o)3的締合分子存在,當溫度公升高到3.98℃(101kpa)時水分子多以雙分子締合水分子的形式存在(在水溫由0℃公升至4℃的過程中,由締合水分子氫鍵斷裂引起水密度增大的作用,比由分子熱運動速度加快引起水密度減小的作用更大,所以在這個過程中,水的密度隨溫度的增高而加大。),分子佔據空間相對減小,此時水的密度最大。

如果溫度再繼續公升高在3.98℃以上,一般物質熱脹冷縮的規律即佔主導地位了。水溫降到0℃時,水結成冰,水結冰時幾乎全部分子締合在一起成為乙個巨大的締合分子,在冰中水分子的排布是每乙個氧原子有四個氫原子為近鄰(兩個共價鍵,兩個氫鍵),這樣一種排布導致成一種敞開結構,也就是說冰的結構中有較大的空隙,所以冰的密度反比同溫度的水小。

)(4)冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的,是乙個敞開式的鬆弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積佔完,在冰中氫鍵把這些四面體聯絡起來,成為乙個整體。這種通過氫鍵形成的定向有序排列,空間利用率較小,約佔34%、因此冰的密度較小。

水溶解時拆散了大量的氫鍵,使整體化為四面體集團和零星的較小的「水分子集團」(即由氫鍵締合形成的一些締合分子),故冰水已經不象冰那樣完全是有序排列了,而是有一定程度的無序排列,即水分子間的距離不象冰中那樣固定,水分子可以由乙個四面體的微晶進入另一微晶中去。這樣分子間的空隙減少,密度就增大了。

4樓:夏侯夏集風

因為水結冰後密度變小,但質量不變,因此體積變大;溫度越低,分子之間的無規則運動越小,所以間隙變小。

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