氷は、液体の水が摂氏0度(華氏32度)未満に冷却されたときにとる固体です。 氷は水の化学的性質のために溶けます。 氷の分子の間には、水よりも多くの水素結合があります。 氷は、その温度が摂氏0度を超えると溶け始め、水分子間の水素結合が切断されます。
氷の化学構造
氷または水分子は、1つの酸素原子に共有結合した2つの水素原子で構成されています。 原子は電子を共有し、酸素原子にわずかに負の電荷を運び、水素原子はわずかに正になり、極性分子になります。 この極性のために、水分子は互いに引き付けられ、分子間に水素結合を形成します。
水と氷の違い
水素原子と酸素原子の間の水素結合は共有結合よりも弱く、水と氷の物理的性質を制御します。 水分子は、液体の水よりも氷の中で互いに強く水素結合していますが、氷では分子がより広く分離されているため、氷の密度は水よりも低くなります。
溶融
•••からのsheldongardnerによる角氷画像 Fotolia.com
熱エネルギーによって分子がより速く移動すると氷が溶け、分子間の水素結合が切断されて液体の水が形成されます。 溶融過程では、水分子が実際にエネルギーを吸収します。 これが、角氷が外側でより速く溶け、中央でその冷たさと固さをより長く保持する理由です。溶けることは冷却プロセスです。 より多くの熱が導入されると、氷は溶け続け、温度が沸点を超えると、約100 摂氏(華氏212度)では、水分子間の水素結合が完全に切断され、水が生成されます 蒸気。
その他の要因
塩や化学物質の粒子などの異物を加えると、氷が溶けるプロセスと凍結するプロセスの平衡が崩れるため、氷が早く溶けます。 表面に異物が多いほど、氷が捕らえることができる水分子が少なくなり、凍結プロセスが遅くなります。 塩は、他の物質よりも効果的であるためではなく、安価で入手しやすいため、歩道や道路の氷を溶かすために使用されます。