为什么零下4摄氏度的水体积比零下4摄氏度的冰体积大?

题目

为什么零下4摄氏度的水体积比零下4摄氏度的冰体积大?

答案

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.
-4度的水是过冷水（达到冰点缺乏结晶核）,过冷水的结构可以称为：四面体角共享中程有序结构.随温度降低,在氢键的作用下,氧原子之间慢慢形成四面体结构.同时,体系在中程序尺寸上出现明显的四面体角共享结构,当密度为1.2和1.3 g/cm^3时,第二配位层键角分布的特征角30°相对不明显.这说明,体系在密度低于1.1 g/cm^3时为具有明显四面体共享角结构的低密度非晶冰.而密度高于1.1 g/cm^3时则转变为具有较少四面体共角少结构的高密度非晶冰和超高密度非晶冰.这种随密度变化的结构转变是非线性的,转变点为1.1 g/cm^3.
没有参考过相关过冷水的密度温度数据,无法确认你说的问题是不是正确的,如果是那么一定和过冷水的中程有序四面体共享角结构有关.