冬天快到了，北方地区开始变冷了，而在寒冷的天气出现结冰的现象是常见的。冰与水是一样的物体，但是在水变成冰后其体积也发生了变化！这是为什么呢？下面，大家就随着世纪丰源北京服务中心洁净亚小编一起来了解学习一下！

一般情况下，物体遵守热胀冷缩的原理，也就是对于同一物体“固体的密度应比液体大”，可是水却相反，水结成冰后，体积没有变小反而变大了，这是为什么呢？质量不变，因为冰密度变小，所以体积变大。水的密度大，冰的密度小，结冰后，分子间空隙变大，而总质量不变，所以体积会变大，而且水的密度是1，冰是0.9。

而其本质原因是因为水的氢键使水和其他物质不同。

由于水分子是极性很强的分子，能通过氢键结合成缔合分子（多个水分子组合在一起）。液态水，除含有简单的水分子(H2O)外，同时还含有缔合分子物质的密度由物质内分子的平均间距决定。当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在（在水温由0℃升至4℃的过程中，由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用，比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随温度的增高而加大），分子占据空间相对减小。

而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，水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。

同样，氢键的存在也是解释水在4摄氏度时密度最大的原因。

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