和氢键有关
液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等,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(H2O)2缔合分子形式存在,分子占据空间相对减小,此时水的密度最大.如果温度再继续升高在3.98℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了.水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),如图所示.这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小.
另外,拆散缔合分子需要消耗一定的能量,这也足以说明为什么水有较大的比热的缘故
这里所说的“缔合分子”就是因为氢键而形成的.
氢键形成的主要原因是阴离子夺取电子的能力很强,使非同分子的氢原子也向它靠近,它是一种比分子间作用力强的多的力,因而可以使很多分子集中在一起,形成超大规模的分子集团,可使物质的融沸点升高.