액체가 고체로 상태변화하면 부피가 줄어드나요?

Question

액체가 고체로 상태변화하면 부피가 줄어드나요? 거의 모든 액체가 고체로 상태가 변하면 부피가 줄어드는것이 사실인가요? 예외가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요.

대부분의 경우, 액체가 고체로 상태 변화할 때 부피가 줄어듭니다. 이는 액체의 분자가 상대적으로 자유롭게 움직이는 상태에서 고체로 변할 때 분자들이 더 조밀하게 배열되기 때문입니다. 이러한 과정은 일반적으로 분자 간의 결합이 강해지면서 발생하며, 이 때문에 고체 상태에서는 동일한 질량의 물질이 더 작은 부피를 차지하게 됩니다.
하지만 예외도 있습니다. 대표적인 예로 물이 있습니다. 물은 얼음이 되어 고체 상태로 변할 때 오히려 부피가 증가합니다. 이는 물 분자가 얼음을 형성할 때 결정 구조를 이루면서 빈 공간이 발생하게 되기 때문입니다. 이 공간 때문에 얼음은 물보다 부피가 크며, 이로 인해 얼음이 물에 뜨는 현상이 나타납니다.
따라서 대부분의 액체가 고체로 변할 때 부피가 줄어들지만, 물과 같은 특정 물질은 예외적으로 부피가 늘어나는 특성을 보입니다. 이와 같은 특성은 물질의 분자 구조와 결정 구조에 따라 달라집니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

맞습니다. 물을 제외한 거의 모든 물질은 액체 상태에서 고체 상태로 될때 부피가 줄어 듭니다. 일반적인 물질은 액체상태일때보다 고체상태일때 분자간 거리가 가깝기 때문에 고체상태의 크기가 더 작아서 부피가 줄어듭니다.

하지만 물의 경우 액체에서 고체가 될때 물의 수소 결합때문에 분자간의 결합보다 강한힘이 발생하여 독특한 구조를 이루게 됩니다. 소위 육각수라 불리우는 구조를 갖추게 되어 액체에서 고체가 되었을 때 수소결합에 의한 구조로 인해 분자의 부피가 오히려 더 커지게 되어 얼음이 물에 뜨는 현상이 발생하게 됩니다.

그럼 질문 주셔서 감사드리고 궁금하신점 있으면 언제든지 문의 주십시요. 감사합니다:)