氷が水に浮く理由

質問

体積が膨張するからと言うのは分かりますし、原子レベルで変化が起こるのは分かるのですが、なぜ水だけがそういう現象が起きるのでしょうか。
すいませんが、小学生でも分かるレベルで教えてください。

回答No.5

kimamaoyaji · ベストアンサー

水の原子は水素２個と酸素１個で出来ています（H2O)＝H-O-Hと言うことで
水はH2Oがバラバラ密着した状態ですが
氷になると
H　　　H　　　　H　　　H　　　H　　　H
　＼　／　　　　　＼　／　　　　　＼　／
　　O　　　　　　　O　　　　　　　O
　／　＼　　　　　／　＼　　　　　／　＼
H　　　H　　　　H　　　H　　　H　　　H
　　　　　＼　／　　　　　＼　／
　　　　　　O　　　　　　　O
の様につながることですから２個あるH同士はつながらないため網目状になるから空間ができて、どうしても体積が増えます
但し、高圧下では、普通の氷の２倍以上の密度の氷も作れます、圧力で逃げ場が無いわけですから通常と異なった結合になります。
https://www.nichirei.co.jp/koras/category/ice/001.html
ですから、高気圧下で作られた氷は浮きませんので、通常の自然界（１気圧）で作られた氷は浮くのは隙間が出来るから、高気圧下で作られた氷はすき間が無いから浮かない

お礼

詳しい回答をありがとうございます。
高山で沸騰温度が低いのもそういう原因があるのでしょうね。
こんな身近な物質に、こんな不思議な性質があるなんて驚きです。

回答No.6

ddtddtddt

＞・・・なぜ水だけがそういう・・・

という事であれば、#4さんの仰っている固化膨張には何らかの条件があると思います。「こういう物質では・・・」みたいな。もっとも自分はその条件を全く知らないんですが、難しいかどうかも(^^;)。

　でもやり方としては、「こういう条件の成り立つ物質では固化膨張が起きるんだけれど、ふつうの物質ではこの条件はまず無理だよね？。せいぜい水くらいでない？(^^)」みたいなやり方は、あると思うんですよ。

　（事情説明付きで）「固化膨張の条件を教えろぉ～！」みたいな板を立ててみたら、いかがですかね？(^^)。

お礼

回答ありがとうございます。
思っていた100倍以上難しい問題でしたようで、困惑しています。
でも、皆さんにとても丁寧に回答いただき感謝いたします。

回答No.4

sat000

水だけではないですよ、固体になった方が密度が小さくなる現象を固化膨張などと言います。日常生活ではあまり馴染みがないかもしれませんが、化合物半導体なども固化膨張します。小学生で理解するのはなかなか難しいと思いますので、水だけじゃないということを伝える程度でよろしいのでは。

お礼

回答ありがとうございます。
一番身近な物質にこんな難しい性質があるのは困りますよね。
でも勉強になりました。

回答No.3

hiro_1116

理科が好きな小学生なら skydaddy様 の御回答を、引用URLの絵も見せながら説明すれば、ある程度の理解は得られるような気がします。
先ずは、質問者様御自身が、よく理解、納得した上で、小学生に説明してあげて下さい。

お礼

ありがとうございます。
タイトルで誤解させてしまってすみません。
氷が浮く原理でなく、なぜ水だけがそういう現象が起きるのかという質問です。

回答No.2

tzd78886

水は固体、つまり氷になると体積が増える極めて珍しい物体です。つまり密度が下がるわけです。水と同じ場所にあれば密度が低い方が軽いのは当たり前で、密度が低い方が浮かびます。小学生でもわかるレベルというとそこまででしょう。

お礼

ありがとうございます。
タイトルで誤解させてしまってすみません。
氷が浮く原理でなく、なぜ水だけがそういう現象が起きるのかという質問です。

回答No.1

skydaddy

氷が水に浮かぶ理由を簡単に言うとだいたいこんなことだと思います。
水は４℃で体積が最小化し、氷は水より分子間距離が広がるため（分子の自由体積が大きくなる）、密度が水より小さいので水に浮かびます。

これを小学校で学ぶ知識だけで伝えることは不可能です。（もちろん全て日本語は小学校で学ぶので読めますが意味は判りません）この説明ができないということは、他の物質で同じことが起こる、起こらないを説明できません。

ここに詳しい説明があります。かなり丁寧に書かれてあります。
（残念ながら小学生には多分判りませんが、高校程度の知識で判ります）
http://www.sidaiigakubu.com/examination-measure/chemistry/08/

この現象は水だけの特異な現象ではないと思います。ただ、あまり一般的でないので日常では水ぐらいしかみかけないのだと思います。理由も上のサイト記事からわかると思います。

お礼

ありがとうございます。
タイトルで誤解させてしまってすみません。
氷が浮く原理でなく、なぜ水だけがそういう現象が起きるのかという質問です。