私たちが日常的に見ている水には、他の物質には見られないとても不思議な性質があります。一般的な物質は、温度が高くなると体積が膨張し、温度が低くなって固体になると縮んで体積が小さくなります。しかし水の場合は、液体から固体の氷になると、逆に体積が約10パーセントも増加してしまうのです。この現象の鍵を握っているのが、水分子同士を結びつける水素結合という働きです。
水分子は、一つの酸素原子に二つの水素原子がくっついた形をしています。温度が下がって摂氏0度になり氷ができ始めると、この水素結合の力によって、水分子たちは規則正しい六角形の結晶構造をきれいに作り始めます。実はこの六角形の構造の中には、比較的大きな隙間がたくさん空いています。
液体の水だった時は分子たちが自由に動き回って密集していましたが、凍ることで整然と並んで隙間ができるため、全体としての体積が大きくなってしまうのです。体積が増えるということは、同じ大きさで比べた時に中身がスカスカになり、密度が小さくなることを意味します。だからこそ、氷は液体の水よりも軽くなり、コップの中でグラスの底に沈むことなく水面にプカプカと浮くことができるのです。
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2026年10月4日練習問題1のランキング
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