日常生活中，我們看到冰塊在水面上漂浮，影視作品上，更是看到巨大的冰山浮在大海中。冰，水為之，為什麼會浮在水面上呢？為什麼不符合熱脹冷縮的原理呢？
熱脹冷縮，指的是物質受熱時體積會變大，受冷體積變小。就拿最常見的溫度計就是依據這一原理製作的，對於物質這一性質大家深信不疑。但是，有一種物質比較反常，冰是水降低溫度到0度下的產物，卻比水輕。
冰的密度比水小，所以能浮在水面上。為什麼冰的密度反而比水小呢？原因只有一個，就是水在結冰的時候，體積增大了，其中的原因是什麼呢？
原來水分子之間存在一種特殊的作用——氫鍵。
液態水，除含有簡單的水分子（H2O）外，同時還含有締合分子（H2O）2和（H2O）3等，當溫度在0℃水未結冰時，大多數水分子是以（H2O）3的締合分子存在，當溫度升高到3.98 ℃時，水分子多以（H2O）2締合分子形式存在，分子佔據空間相對減小，此時水的密度最大。
如果溫度再繼續升高在3.98 ℃以上，一般物質熱脹冷縮的規律即佔主導地位了。水溫降到0 ℃時，水結成冰，水結冰時幾乎全部分子締合在一起成為一個巨大的締合分子，在冰中水分子的排布是每一個氧原子有四個氫原子為近鄰（兩個共價鍵，兩個氫鍵）。這樣一種排布導致成一種敞開結構，也就是說冰的結構中有較大的空隙，所以冰的密度反比同溫度的水小。
冰與水中氫鍵的比較
知道水結冰時體積會膨脹，我們就要利用這一性質。所以冬天到來之前，放在露天的瓦缸都應該倒扣過來，免得積了水會凍裂。自來水管得用稻草包紮起來，結了冰放不出水來還是小事，凍裂了損失可大了。不能耐寒的花樹果樹和幼小的苗木，也得用稻草包紮。樹木的細胞裡含的水要是結了冰，會把細胞膜脹破，植物的組織就給破壞了。 農用機車用完之後必須將水箱的水放盡，以免凍裂等等。
來源：馬博士教育網
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