Miért nő meg a víz térfogata fagyáskor?

A legtöbb esetben ha egy anyag megfagy, vagy megdermed változik a térfogata, viszont általában csökken. A víz azért különleges mert fagyáskor növekszik a térfogata, ez elég kevés anyagra jellemző.

Annak az oka hogy az anyagoknak változik a térfoga az az oka, hogy a folyadék részleges rendezettségéből egy jól rendezett szabályos kristályrácsba rendeződnek. És mivel így sokkal effektívebben vannak elrendezve a részecskék csökken hely amit foglalnak, ezért összemegy az anyag. Viszont a víznek van két fontos tulajdonsága ami miatt a folyadék nagyobb sűrűségű mint a jég. Az első ami kisebb szerepet játszik az a víz polaritása, lényegében a víz molekulák úgy viselkednek mint kis mágnes golyók amik összeragadnak, ez segít egy szabályos szerkezetet kialakítani. A másik ami a munka nagyobb részét végzi azok a hidrogén kötések, ezek erős másodrangú kötések amik a vízmolekula oxigénje és egy másik molekula hidrogénje között jön létre. Ez a két erőhatás egy elég stabil és jól magas fokú rendezettségű rendszert alakít ki (legalábbis egy folyadékhoz képest). Emiatt a jól rendezettség miatt a folyékony víznek nagyon nagy a sűrűsége.

Amikor a víz elkezd fagyni, a víz molekulák elkezdenek átrendeződni egy tényleges kristályrácsba, viszont ez a rács nem kedvez a hidrogénkötéseknek, így azok lényegében megszünnek. Az így kialakuló rácsszerkezet energetikailag kedvezőbb az adott körülményekhez, de az erős hidrogén kötés nélkül a víz molekulák távolabb kerülnek egymástól mint folyadék állapotban. Ezért lesz kiesebb a jég sűrűsége mint a folyékony vízé.

#2

"Amikor a víz elkezd fagyni, a víz molekulák elkezdenek átrendeződni egy tényleges kristályrácsba, viszont ez a rács nem kedvez a hidrogénkötéseknek, így azok lényegében megszünnek. Az így kialakuló rácsszerkezet energetikailag kedvezőbb az adott körülményekhez, de az erős hidrogén kötés nélkül a víz molekulák távolabb kerülnek egymástól mint folyadék állapotban. Ezért lesz kiesebb a jég sűrűsége mint a folyékony vízé."

Ez nem igaz!!!

Pont amiatt lesz kisebb a jég térfogata a folyékony vízhez képest, mert ott a molekulák több hidrogénkötést alakítanak ki. Folyékony állapotban nem létesítenek maximális számú (négy) hidrogénkötést, míg a szilárd kristályrácsban igen. Emiatt viszont a vízmolekulák nem akárhogyan tudnak rendeződni (a hidrogénkötések tetraéderesen állnak), közöttük kisebb "lyukak" alakulnak ki, emiatt lesz nagyobb a téfogat és kisebb a sűrűség. (Legalábbis a hexagonális jég esetében, amivel földi körülmények között találkozni szoktunk.)

[link]

(45. oldal vége, 46. oldal eleje.)

[link]

[link]

"Pont amiatt lesz kisebb a jég térfogata a folyékony vízhez képest"

Gondolom nagyobbat akartál írni.

De ez az első link tényleg nagyon jó dolgokat tartalmaz. (A biokémia és molekuláris biológia alapjai - Nyitray László, Pál Gábor)

#5

Valóban elírtam, köszi. Igazából át akartam írni sűrűségre, csak az elmaradt. :(