Что происходит на молекулярном уровне, когда вода замерзает?

Когда вода превращается в лёд, молекулы начинают выстраиваться в упорядоченную кристаллическую решётку.

Этот процесс сопровождается несколькими ключевыми изменениями:

* Формирование кристаллической структуры – молекулы воды, соединённые водородными связями, организуются в шестигранную (гексагональную) решётку.
* Уменьшение плотности – в твёрдом состоянии между молекулами остаётся больше пространства, чем в жидком, поэтому лёд менее плотный, чем вода. Именно из-за этого лёд плавает на её поверхности.
* Расширение объёма – несмотря на снижение температуры, вода начинает расширяться при охлаждении ниже +4°C. Это редкое явление среди жидкостей и одна из причин, почему при замерзании вода может разрывать трубы или трескаться в бутылке.

Почему это важно?
Это свойство воды играет важную роль в природе. Например, благодаря тому, что лёд легче воды, он образует защитную корку на поверхности водоёмов, сохраняя тепло в нижних слоях и позволяя жизни продолжаться даже зимой.

А ещё оно имеет значение в геологии, климатологии и даже в инженерии, где учитывается расширение воды при замерзании.

Источник: nauka...
#наук