热胀冷缩 水为什么反的 用氢键理论解释

来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/23 16:18:03
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热胀冷缩 水为什么反的 用氢键理论解释
水在液态下,氢键是动态的,氢键的形成和断裂是在水分子的运动中不断进行中.水分子的运动使得液态水的氢键数量相对来说（统计概率）比起固体来得少.
当水冷冻到结冰时,水分子的运动受到限制,分子与分子之间尽可能形成能量最低的作用方式,分子之间形成尽可能多的氢键.
分子间的氢键在冰冻状态下被固定了下来,由于分子之间的氢键长度比一般的H－O键长来得长.因此,固体水的体积膨胀起来.

这是由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的研究，证明了冰具有四面体的晶体结构。
这个四面体是通过氢键形成的，是一个敞开式的松弛结构，因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完，在冰中氢键把这些四面体联系起来，成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，约占34％、因此冰的密度较小。
水溶解时拆散了大量的氢键，使整体化为四面体集团和零星的较小...

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这是由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的研究，证明了冰具有四面体的晶体结构。
这个四面体是通过氢键形成的，是一个敞开式的松弛结构，因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完，在冰中氢键把这些四面体联系起来，成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，约占34％、因此冰的密度较小。
水溶解时拆散了大量的氢键，使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子)，故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了，而是有一定程度的无序排列，即水分子间的距离不象冰中那样固定，H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样分子间的空隙减少，密度就增大了。

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