水と氷

【水と氷】

　　今回は水と氷についての問題から
　
　　水の入ったコップに氷を入れると、水面は上がるよね。では、そのコップに浮いている氷が解け
　たら、コップの水面の高さはどうなるかな？
　
　　　　
　　



　　答えは
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　「変わらない」
　　なんだ。

　　普通の物質は、気体 → 液体 → 固体 になるにつれて体積が小さくなるよね。でも水の場合
　は、水(液体)から氷(固体)に変わるとき、体積が10％くらい大きくなってしまう。それは水分子
　特有の「水素結合」が関係して　いるんだ。

　　水の分子(H₂O)はO(酸素原子)１つと、H(水素原子)２つからできているね。
　　その水分子をつくっているOとHが周りにある他のOやHと互いに引き合っている力が水素結合と
　いうものなんだ。

　　水分子は液体のときでも１つ１つの分子がバラバラではなく、いくつかずつ水素結合で軽く引き
　合った状態になっているんだね。そして水が氷になるときは、この水素結合で近くにあった分子と
　分子が互いにつながって輪を作り、独特の結晶構造になるんだ。
　そのときに、輪の中に空間ができてしまう分、体積が大きく
　なるんだね。体積が増えても重さは変わらないから、氷の密度は
　水のときよりも小さくなるよね。その密度の差だけ軽くなって氷
　は水面に浮くんだね。そして溶けて水にもどると体積はまた10％
　くらい小さくなり、ちょうど水面に浮かんでいた部分が水にもどっ
　た時には、氷の時に水面に沈んでいた氷の部分の体積内に収まり、
　水面の高さはかわらないというこになるんだね。

宇宙全体から見ても、地球にとって特別な「水」の存在。「水」は本当に神秘的なものだよね。