Miért 4 °C-on a legsűrűbb a víz?

Az eddigi válaszok összefoglalása: csak. :)

Én annó azt olvastam, hogy 4°C alatt elkezdenek jégkrtistályok növekedni (kis méretűek), amelyek a kristályszerkezetük miatt kisebb sűrűségűek. Ez pedig az egész rendszerre nézve csökkenti annak átlagos sűrűségét.

Helló,

általában a legtöbb anyag, hogyha lehűtik, akkor a felépítő részecskéi (atomok, molekulák) kisebb hőmozgást végeznek, ezért az anyag kiterjedése kismértékben csökken, sűrűbb lesz.

A víz egy nagyon különleges eset. A vízmolekulák között egy nagyon erős másodlagos kötés lép fel, amit hidrogén-kötésnek hívunk. Ez olyan erős, hogy a víz folyadék formájában a molekulák nem önállóan mozognak, hanem egy molekula négy másik társával közösen mozog (asszociátumokat képeznek). Amikor a víz jéggé válik, akkor az egész kristályszerkezet ilyen asszociátumokból áll fel, teljesen szabályosan. Ez egy viszonylag ritkább térhálós szerkezet. Energetikai szempontból ez a legkedvezőbb a vízmolekuláknak, mert így olyan helyzetbe fordulnak az oxigén részen a nemkötő elektronpárok, hogy a legkevésbé taszítsák egymást, illetve odafordulnak a hidrogén részhez, amik vonzzák őket.

Folyadék formában az asszociátumok már nem állnak annyira szabályosan. Ahogy a hőmérséklet egyre emelkedik, az asszociátum szerkezet egyre inkább felborul és már csak egészen kis területeken marad úgy-ahogy szabályos. A "felborult" szerkezetben a molekulák már közelebb vannak egymáshoz. Emiatt 0-tól egészen 4 fokig a víz sűrűsége nő. További melegítésre azonban a hőmozgás miatt ez a jelenség egyre inkább háttérbe szorul és a normális hőtágulási folyamat erősödik fel.

Ebben a jegyzetben a 22. oldalon képekkel is el van ugyanez magyarázva:

www.jegyzet.hu/notes.aspx?download=1&id=1730