액체상태인 물보다 고체 상태인 얼음의 밀도가 더 낮은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요
우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 물질 중 하나인 물은 특별한 성질을 가지고 있는데요 바로 액체 상태인 물이 고체 상태인 얼음보다 밀도가 낮은 건데요 왜 그런 건가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물이 고체 상태인 얼음보다 밀도가 낮은 특성은 수소결합과 관련이 있습니다. 액체 상태의 물에서는 수소결합이 끊임없이 만들어지고 깨지면서 물 분자들이 상대적으로 더 가까운 배열을 가지게 됩니다. 이로 인해 물의 밀도가 높아지는 겁니다.
하지만 물이 고체 상태로 얼음으로 변할 때, 수소결합은 더 안정된 형태를 취하게 되고, 물 분자들은 규칙적인 육각형 격자 구조를 형성합니다. 이 구조는 공간을 더 많이 차지하며, 분자들 사이의 간격이 넓어지게 됩니다. 결과적으로 고체 상태인 얼음은 액체 상태의 물보다 밀도가 낮아지게 되고, 얼음이 물 위에 뜨는 현상이 나타나는 것입니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
보통 액체가 고체가 되면 밀도가 높아지고 부피가 줄어들게 되는 것이 일반적 입니다.
하지만 독특하게도 물의 경우 액체 상태에서 고체인 얼음이 될때 부피는 오히려 늘어나면서 밀도가 작아지는 현상이 나타납니다.
그래서 물위에 뜰 수 있게 되는 것 입니다. 이는 물의 독특한 분자구조 때문 입니다. 액체가 고체상태가 될 때 분자사이의 거리가 좁아지게 되는데 물의 경우 분자의 거리가 0도가까이 되면 더이상 가까워지지 않고 육각수라 불리우는 육각구조를 이루게되어 안정을 찾게 됩니다. 그래서 물일때 보다 오히려 부피가 늘어나게 되고 구조 사이에 물이 들어오게 되면서 밀도는 오히려 줄어들게 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
안녕하세요. 정철 박사입니다.
액체인 물이 얼게 되면 고체가 되는데 이때 고체가 되면서 분자간 배열이 기존보다 더 멀어지게 됩니다.
따라서 부피가 커지고 밀도가 낮아 지는 것입니다