1樓：
水的反常膨脹及其微觀解釋
在一般情況下，當物體的溫度升高時，物體的體積膨脹、密度減小，也就是通常所講的「熱脹冷縮」現象。然而水在由0℃溫度升高時，出現了一種特殊的現象。人們通過實驗得到了p－t曲線，即水的密度隨溫度變化的曲線。
由圖可見，在溫度由0℃上升到4℃的過程中，水的密度逐漸加大；溫度由4℃繼續上升的合過程中，水的密度逐漸減小；水在4℃時的密度最大。水在0℃至14℃的範圍內，呈現出「冷脹熱縮」的現象，稱為反常膨脹。水的反常膨脹現象可以用氫鍵、締合水分子理論予以解釋。
物質的密度由物質內分子的平均間距決定。對於水來說，由於水中存在大量單個水分子，也存在多個水分子組合在一起的締合水分子，而水分子締合後形成的締合水分子的分子平均間距變大，所以水的密度由水中締合水分子的數量、締合的單個水分子個數決定。具體地說，水的密度由水分子的締合作用、水分子的熱運動兩個因素決定。
當溫度升高時，水分子的熱運動加快、締合作用減弱；當溫度降低時，水分子的熱運動減慢、締合作用加強。綜合考慮兩個因素的影響，便可得知水的密度變化規律。
在水中，常溫下有大約50％的單個水分子組合為締合水分子，其中雙分子締合水分子最穩定。
多個水分子組合時，除了呈六角形外（如雪花、窗花），還可能形成立體形點陣結構（屬六方晶系）。每一個水分子都通過氫鍵，與周圍四個水分子組合在一起。邊緣的四個水分子也按照同樣的規律再與其他的水分子組合，形成一個多分子的締合水分子。
由圖可知，締合水分子中，每一個氧原子周圍都有——4個氫原子，其中兩個氫原子較近一些，與氧原子之間是共價鍵，組成水分子；另外兩個氫原子屬於其他水分子，靠氫鍵與這個水分子組合在一起。可以看出，這種多個分子組合成的締合水分子中的水分於排列得比較鬆散，分子的間距比較大。由於氫鍵具有一定的方向性，因此在單個水分子組合為締合水分子後，水的結構發生了變化。
一是締合水分子中的各單個分子排列有序，二是各分子間的距離變大。
在液態水變成固態水時，即水凝固成冰、雪、霜時，呈現出締合水分子的形狀。此時，水分子的排列比較「鬆散」，雪、冰的密度比較小。
將冰熔化成水，締合水分子中的一些氫鍵斷裂，冰的晶體消失。0℃的水與0℃的冰相比，締合水分子中的單個水分子數目減少，分子的間距變小、空隙減少，所以0℃的水比0℃的冰密度大。用倫琴射線照射0℃的水，發現只有15％的氫鍵斷裂，水中仍然存在有約85％的微小冰晶體（即大的締合水分子）。
若繼續加熱0℃的水，隨著水溫度的升高，大的締合水分子逐漸瓦解，變為三分子締合水分子、雙分子締合水分子或單個水分子。這些小的締合水分子或單個水分子，受氫鏈的影響較小，可以任意排列和運動，不必形成「縷空」結構，而且單個水分子還可以「嵌入」大的締合水分子中間。在水溫升高的過程中，一方面，締合數小的締合水分子、單個水分子在水中的比例逐漸加大，水分子的堆集程度（或密集程度）逐漸加大，水的密度也隨之加大。
另一方面在這個過程中，隨著溫度的升高，水分子的運動速度加快，使得分子的平均距離加大，密度減小。考慮水密度隨溫度變化的規律時，應當綜合考慮兩種因素的影響。在水溫由0℃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，為反常膨脹。
水溫超過4℃時，同樣應當考慮締合水分子中的氫鍵斷裂、水分子運動速度加快這兩個因素，綜合分析它們對水密度的影響。由於在水溫比較高的時候，水中締合數大的締合水分子數目比較小，氫鍵斷裂所造成水密度增加的影響較小，水密度的變化主要受分子熱運動速度加快的影響，所以在水溫由4℃繼續升高的過程中，水的密度隨溫度升高而減小，即呈現熱脹冷縮現象。
在4℃時，水中雙分子締合水分子的比例最大，水分子的間距最小，水的密度最大。
2樓：
溫超過4℃時，同樣應當考慮締合水分子中的氫鍵斷裂、水分子運動速度加快這兩個因素，綜合分析它們對水密度的影響。由於在水溫比較高的時候，水中締合數大的締合水分子數目比較小，氫鍵斷裂所造成水密度增加的影響較小，水密度的變化主要受分子熱運動速度加快的影響，所以在水溫由4℃繼續升高的過程中，水的密度隨溫度升高而減小，即呈現熱脹冷縮現象。
水在結冰後分子間隙會變大嗎?為什麼?
3樓：宰父經裴男
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℃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。
如果溫度再繼續升高在3.98℃以上，一般物質熱脹冷縮的規律即占主導地位了。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一個巨大的締合分子，在冰中水分子的排布是每一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，是一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，成為一個整體。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，水分子可以由一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：喬憐雲危資
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℃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。
如果溫度再繼續升高在3.98℃以上，一般物質熱脹冷縮的規律即占主導地位了。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一個巨大的締合分子，在冰中水分子的排布是每一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。
5樓：塔文棟
水通過放熱結成冰,體積變小,所以分子間隙變小
6樓：美食八方匯
水結冰以後體積為什麼會變大？知道的人真是不簡單
為什麼水結成冰後,冰分子的空隙反而會變大？
7樓：匿名使用者
因為液態水中存在大量的氫鍵，氫鍵是分子作用力的一種，由於數量龐大，使液態水的分子間隙變小而成為冰，即固態水後，氫鍵的作用效果減小，雖然固體間隙應該要比液體小，但是仍然比不上液態水中的氫鍵的作用效果
當水結成冰時，分子之間的間隔變大還是變小？理由
8樓：小度的遠房大哥
冰浮在水面上，說明冰的密度比水小。
所以冰的分子間的間隔就變大了。（密度小，間隔大）
9樓：匿名使用者
變大因為水結成冰體積會變大，冰的密度大概只有水的0.9倍。
所以分子間的距離肯定變大了。
10樓：匿名使用者
變大水（蒸餾水）結冰時體積變大，分子的總量不變，分子間隔變大了，可距離一大，分子間的作用力就變小了.但是由於氫鍵作用使它能由液體（分子間作用力較小）轉變成固體（分子間作用力較大）
11樓：
變大水結冰時體積變大，分子的總量不變，分子間隔變大
12樓：firmiana六月
大，因為質量不變，體積和密度都大了，間隔大了。
13樓：逸虛小生
變大。因為冰的體積比水大，但分子數一樣多，當然距離大了
14樓：彩繪青龍
變大了啊
冰密度比水小啊
為什麼水結成冰後，冰分子的空隙反而會變大
15樓：漆衛元雪翎
因為液態水中存在大量的氫鍵，氫鍵是分子作用力的一種，由於數量龐大，使液態水的分子間隙變小
而成為冰，即固態水後，氫鍵的作用效果減小，雖然固體間隙應該要比液體小，但是仍然比不上液態水中的氫鍵的作用效果
16樓：耳又女你
水的熱脹冷縮是反常的，水在低於4度時熱縮冷脹，導致密度下降，而大於4度時，則恢復熱脹冷縮。這是水最重要也是最奇特的特性之一。
這是保障生物存在的很重要的一點，當水結冰的時候，冰的密度小，浮在水面，可以保障水下生物的生存。當天暖的時候，冰在上面，也是最先解凍。但如果冰的密度比水大，冰會不斷沉到水下，天暖的時候也不會解凍，來年上面的水繼續冰凍，直到所有的水都成了冰，那所有的水生生物都不會存在了。
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