水の体積について

質問

水の体積について

水の体積が個体のほうが液体より大きい
原因の一つは、
液体の時と個体の時の分子の並び方にある。

これってあってますか？？
並び方が違うから密度が違う
だから
氷は水に浮く。
これってあってます？？

回答No.3

htms42 · ベストアンサー

「並び方が違えば密度が異なる」というのはいつでも言えることです。
密度が小さい方が隙間が多いです。
ふつうは固体のほうが隙間が小さいです。
液体は流れますが固体は流れません。固体は形が決まっています。
これは物質を構成している粒子が動き回っているか、動き回ることができないかの違いであると考えることができます。動き回れば隙間が大きくなります。
普通の物質にはこの考えが当てはまります。

でも水は動き回ることのできる液体のほうが隙間が小さくなっているのです。

ビー玉のような丸いものを平面にぴったり並べると正三角形、正六角形を基本にした規則的な構造ができます。１つのビー玉の周りに６つのビー玉がくっついて存在します。平面でなくて３次元だとするとさらに上下に３つずつくっつきます。合計１２個のビー玉に取り囲まれた形になります。
１つのビー玉の隣にもう一つのビー玉を持ってくるときであればどこにおいても構わないというのが条件です。上に書いた構造は「たくさん並べたときに、できるだけ隙間の少ない構造をとるとしたら」ということで決まっています。形がいびつになるとぴったり並べるのがむつかしくなりますね。でもたくさんある同じものを規則的に配列するとたいていは隙間が小さいものになっています。

もしくっつく場所が制限されているとしたらどうでしょう。手が出ていて、手と手をつなぐという形でしかくっつくことができないという条件になっているとどうしても隙間の多い構造になってしまいます。

水の分子がきちんと並ぶ時の手の数は４です。１つの水の分子の隣には４つの水の分子しか来ることができないのです。１２という数字とは大きく異なります。隙間がかなり大きくなります。結合が切れて少し動き回われるようになった時のほうが隙間が小さくなるということが可能になります。
氷の結晶構造についての説明はたいてい化学の教科書に載っています。

※
氷の構造が載っていなくてもダイヤモンドの構造は載っています。
ダイヤモンドは炭素がつながっている構造ですが手の数が４つですのでイメージは取れます。
（氷の構造はダイヤモンドの構造と同じではありません。雪の結晶でみられる正六角形の対称性を持っています。極低温の氷ではダイヤモンド型のものも存在します。）
、

補足

水が液体の場合

水素結合を行っているが
ところどころ切れている　
だから、一つ一つの塊がバラバラに動けるので
密度が大きくなる　という理解でいいですか？？

水が個体の場合
水素から酸素の手が２本くの字のように
出ていて場所が限られたら
隙間が大きくなる。　この理解でいいですか？

この隙間の間に液体の水が入り
氷は水に浮くでいいんでしょうか？？

僕の通う学校は工業高等専門学校（高専）なので
科学？のような教科書がなかったのです・・・。
力学とかならあるのですが・・・。
なので、画像を探していました。

回答No.5

ORUKA1951

説明は、すでに済ませました。
　疑問を持ち、その原因を推測することは科学の基本です。単に法則を覚えるだけじゃ迷信や宗教と同じです。理科の教育目標は「科学的手法を身につける」。すなわち、推論し、実験や観察で確認し、推測が正しいことを証明して行く過程そのもので、知識・法則なんて信じてはなりません。
【引用】＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ここから
自然の事物・現象に進んでかかわり，目的意識をもって観察，実験などを行い，科学的に探究する能力の基礎と態度を育てるとともに自然の事物・現象についての理解を深め，科学的な見方や考え方を養う。
￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣ここまで［第2章　各教科　第4節　理科：文部科学省( http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/youryou/chu/ri.htm )］より

　左記の回答で示したように、観察できる様々な現象が説明できなければ科学ではありません。法則を覚えただけじゃ不可能でしょう。それじゃ理科を学んだ意味がない。
　ロウソクを暖めて溶かして、それを観察してみること。
　私は化学を教えていますが、実験や観察をしない化学なんて予備校の授業です。

　⇒水の液体のときと氷の時の構造モデルの画像 - 化学 - 教えて！goo( http://okwave.jp/qa/q8020753.html )

お礼

こちらでも回答ありがとございます。

　ロウソクを暖めて溶かして、それを観察してみること。

明日ロウソクを買って溶かしてみます、・
ありがとうございました

回答No.4

htms42

＃３です。
http://okwave.jp/qa/q8020753.html
で画像は見ておられるのですね。

何がわからなくて質問しているのかがよくわかりません。

＞液体より個体のほうが密度が低いので
　氷は水に浮くと思っていたのですが
　それも違うということですか？？

なぜこれが違うと思われたのでしょう。

＞並び方が違うから密度が違う

＞だから、氷は水に浮く。

密度が違うということから氷が水に浮くということは出てきません。
氷の密度が水の密度よりも小さいということで「氷は水に浮く」が出てきます。
逆に言うと氷が水に浮くということは「氷の密度が水の密度よりも小さい」ことを意味しているということです。

したがって、調べる必要のあるのは「なぜ氷の密度は水の密度よりも小さいのか」です。
それはもう前の質問の段階で知っておられるように見えます。

だから何がわからないのかが私にはわからないのです。

お礼

＞何がわからなくて質問しているのかがよくわかりません。

すいません。

回答No.2

Saturn5

＞並び方が違うから密度が違う
ここはいいでしょう。

＞だから氷は水に浮く
鉄は面心立方と体心立方の両方の並び方がありますが、
いずれも水に沈みます。

氷の結晶状態の方が密度が小さくなる理由がなければいけません。

お礼

＞氷の結晶状態の方が密度が小さくなる理由がなければいけません。

なるほど。ありがとうございます！！

回答No.1

birth11

私の高校の時の化学の先生の言葉ですが、
どうしてそうなるのかと考えないで、
「そうなるものだと捉えることはできないのか？」
法則なんだよ。そうなるんだよ。
「こんな性質の物質はそうあるものじゃないから、法則と捉えるのが正当なんだ。」
私の高校の時の化学の先生に言わせてみれば、こんな感じじゃないかな。

お礼

高校の先生は面白い方がたくさんいらっしゃるのですね＾＾
４月からの高校生活を楽しみにしときます！
ありがとうございました。