Πώς διαφέρουν οι πυκνότητες νερού ως στερεό και υγρό από εκείνες των περισσότερων άλλων ουσιών;

Το νερό είναι πράγματι ασυνήθιστο στο ότι η στερεή του μορφή (πάγος) είναι λιγότερο πυκνό από την υγρή του μορφή. Εδώ γιατί αυτό είναι διαφορετικό από τις περισσότερες ουσίες:

Γιατί οι περισσότερες ουσίες είναι πυκνότερες ως στερεά:

* Κλείσιμο συσκευασίας: Όταν στερεοποιούνται οι ουσίες, τα μόρια τους πακέτο πιο κοντά, αυξάνοντας την πυκνότητα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια έχουν λιγότερη ελευθερία να κινούνται και να εγκατασταθούν σε μια πιο οργανωμένη, συμπαγή δομή.

Γιατί ο πάγος είναι λιγότερο πυκνός από το νερό:

* δεσμός υδρογόνου: Τα μόρια νερού σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Αυτοί οι δεσμοί είναι υπεύθυνοι για πολλές από τις μοναδικές ιδιότητες του νερού.

* Ανοιχτή δομή πάγου: Όταν παγώνει το νερό, οι δεσμοί υδρογόνου αναγκάζουν τα μόρια να εγκατασταθούν σε μια άκαμπτη, κρυσταλλική δομή με σχετικά μεγάλους κενούς χώρους μεταξύ τους. Αυτή η ανοικτή εξαγωνική δομή είναι λιγότερο συμπαγής από την τυχαία διάταξη των μορίων νερού σε υγρή μορφή.

Συνέπειες της μοναδικής ιδιοκτησίας του νερού:

* Ice Floats: Η χαμηλότερη πυκνότητα του πάγου αναγκάζει να επιπλέει στο νερό, ένας κρίσιμος παράγοντας για την υδρόβια ζωή. Αποτρέπει τις λίμνες και τους ωκεανούς από το πάγωμα, επιτρέποντας στα υδρόβια οικοσυστήματα να επιβιώσουν ακόμη και σε κρύα κλίματα.

* μόνωση: Το στρώμα του πάγου στην επιφάνεια του νερού δρα ως μονωτικό, αποτρέποντας την περαιτέρω ψύξη του νερού κάτω.

Συνοπτικά:

Η ασυνήθιστη συμπεριφορά του νερού σε σχέση με την πυκνότητα οφείλεται στην ισχυρή δέσμευση υδρογόνου μεταξύ των μορίων του. Αυτή η συγκόλληση οδηγεί σε μια λιγότερο συμπαγή δομή στη στερεά κατάσταση, καθιστώντας τον πάγο λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό. Αυτή η ιδιοκτησία έχει σημαντικές επιπτώσεις στη ζωή στη Γη.