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冰是固體，直觀上，它應該比液體重，放在水上會下沉。因為大多數(shù)物質都是如此，但水是一個例外。它的氫鍵和固態(tài)實際上使它比液態(tài)時更輕。水在 4 攝氏度時的密度最高。此外，冰的重量約為水體積的 90%，因此，90% 的冰在水下，其余的在水上。
當化合物處于固態(tài)時，與該化合物處于液態(tài)時相比，單個分子更緊密地堆積在一起，因此固態(tài)比液態(tài)更致密。為什么水不是這種情況？
冰的密度低于水的原因與氫鍵有關。眾所周知，水是由一個氧原子和兩個氫原子組成的。它們通過非常牢固的共價鍵連接。然而，另一種類型的鍵也在不同的水分子之間形成，稱為氫鍵，它更弱。這些鍵的形成是因為帶正電的氫原子被附近水分子的帶負電的氧原子吸引。當水變暖時，分子非?；钴S，四處移動，并迅速形成和破壞與其他水分子的鍵。他們有能量推近彼此并快速移動。
當水開始結冰時，水分子形成有序的晶體結構。通常，當水是液態(tài)時，單個水分子可以相互移動，相反的電荷相互吸引。然而，當水結冰時，水分子的方向會導致相同的電荷相互排斥。這意味著水分子在結冰時會被推開，從而降低冰的總密度。由于分子被推開，結冰的水實際上會膨脹。當結冰的水膨脹時，它會產生向外推的力。這就是為什么容器和其他物體在水結冰時會破裂的原因。
冰浮對地球生物的意義
如果冰不漂浮在水面上，地球上的生活將相當困難。例如，當水體在寒冷地區(qū)結冰時，只有表層結冰，而在冰層以下，水仍然以液態(tài)形式存在。這是因為冰漂浮在液態(tài)水上，通過形成厚厚的冰層，將下方的液態(tài)水隔絕。如果冰比液態(tài)水密度大，它就會沉到水底，整個水體就會從下往上完全結冰。這將使海洋生物無法在寒冷地區(qū)生存，我們的星球也難以維持穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。
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