Известно, что при переходе из жидкого состояния в лед вода имеет свойство расширяться. Аналогичное свойство имеют и некоторые другие вещества. Какое из перечисленных веществ при замораживании также расширяется?

Вода обладает большим количеством удивительных свойств. Но одно из самых удивительных свойств воды проявляется при ее переходе из жидкого состояния в твердое. Этот переход связан с увеличением объема, а следовательно, с уменьшением плотности.

Ученые доказали, что при переходе в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, при этом объёмы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды падает, что и объясняет меньшую плотность (больший объём) воды в фазе льда. При испарении, напротив, все водородные связи рвутся, а имеющиеся пустоты заполняются молекулами воды, поэтому плотность жидкой воды оказывается выше плотности твердой. Подсчитано, что при замерзании, плотность воды уменьшается примерно на 9%.

Что касается других веществ, то, как правило, при затвердевании их объем значительно уменьшается по сравнению с такой же массой расплава, то есть они по мере охлаждения сжимаются и сокращают свой объем. Однако не все вещества ведут себя таким образом - некоторые ведут себя аналогично воде. К числу таких веществ, которые расширяются при замораживании, относятся уксусная кислота, кремний, галлий, германий, сурьма, висмут, плутоний, а также химические соединения, которые образуют просторные кристаллические решетки с тетраэдрической координацией.

P.S. Свойство воды расширяться при замерзании имеет определяющее значение для существования большинства живых организмов в холодных зонах. Поскольку лед легче воды, то он плавает на ней, а не опускается на дно. Если бы плотность льда была выше, чем воды, то, появившись на поверхности вследствие охлаждения воды холодным воздухом, он погружался бы на дно и в результате весь водоем должен был бы промерзнуть. Это катастрофически сказалось бы на жизни многих живых организмов, обитающих в таком водоёме.