물의 상태 변화할 때의 대한 질문

Question

보통 고체에서 기체가 될때는 부피가 증가하고 기체에서 고체가 될 때는 부피가 작아지며 액체에서 고체가 되면 부피가 작아지고 고체에서 액체가 되면 부피는 커집니다

근데 왜 물은 고체에서 액체가 될때 부피가 줄어들고 액체에서 고체가 될때는 왜 부피가 커지나요?

그리고 고체와 액체의 같은 부피당 무게는 액체가 왜 더 큰것인가요?

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

이러한 현상은 물 분자의 구조와 상호작용에 의해 결정됩니다. 물 분자는 양성자와 음성자로 이루어져 있으며 서로 다른 분자들 사이에는 강한 인력이 작용합니다. 이 인력이 액체 상태에서는 분자 간 거리를 일정하게 유지시키지만 고체 상태에서는 분자들이 서로 더 가까이 모여 있기 때문에 더 강한 인력이 작용하게 됩니다. 이렇게 분자 간 거리와 상호작용이 달라지면서 물의 부피와 무게가 변하는 것입니다. 그리고 물 분자의 구조와 상호작용은 온도와 압력에 따라 달라지기 때문에 상태 변화에 영향을 미치는 요인이 됩니다. 예를 들어 물의 끓는 점은 압력이 높을수록 높아지는데 이는 압력이 높을수록 분자 간 거리가 멀어지기 때문입니다.

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Answer 2

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

수소 결합이란 분자들 사이의 강한 정전기적 인력을 말 한다. 수소 결합은 한 분자의 H와 다른 분자에 포함된 원자 중 전기 음성도가 큰 F, 0, N 중의 한 원자 사이에 형성되는 결합으로, 분자 간의 다른 결합에 비해 결합 력이 강하다. 0-H와 0 사이에 형성되는 대표적인 수 소결합 물질은 물이다. 위의 그림은 물 분자들 사이에 형성되는 수소 결합을 나타낸 것이다.

한 분자 내의 공유결합인 0-H간의공유 결합 결이는 0.

1nm이고 수소 결합 길이는 0.17nm이다. 결합길이가 길수록 결합력이 약하므로, 수소결합력이 다른 분자 간 결합력에 비해 세긴 하지만 공유결합력보다는 약하다 는 것을 알 수 있다. 온도를 높여주어 끊을 수 있는 수 소 결합과는 달리, 공유 결합은 물 분자를 구성하는 원 자들 간의 결합이므로 이 결합을 끊으려면 전기 분해와 같은 분해과정이 필요하다.

얼음은 물 분자의 수소와 산소 원자 사이에 형성된 수

소 결합이 갖는 구조로 인해 빈 공간이 많은 구조를 가 지게 된다. 얼음이 녹아 물이 되면 수소 결합의 일부가 끊어지고, 물 분자들의 배열이 흐트러져 비어 있던 공 간을 채우며 부피가 줄어든다.