水在4℃時密度最大,是由于水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結構所決定的。根據(jù)近代X射線的研究,證明了冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的,是一個敞開式的松弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積占完,在冰中氫鍵把這些四面體聯(lián)系起來,成為一個整體。

為什么水在4°c時密度最大

一般來說，大多數(shù)物體都有熱脹冷縮的性質(zhì)，溫度越高，物質(zhì)的密度越小。但水卻是一個例外，熱脹冷也脹，只有在4℃時候，體積最小。高于4℃或低于4℃時，體積都會膨脹。這種現(xiàn)象被稱為“反常膨脹現(xiàn)象”。

在水中除了單分子H2O外，還有這些簡單分子結合而成的較復雜的(H2O)n(n可以是2、3、4……)分子。這種由簡單分子結合成較復雜的分子集團而不引起物質(zhì)化學性質(zhì)改變的過程，稱為分子的締合，相反的過程稱為離解。締合是放熱過程，離解是吸熱過程，所以溫度升高，水的締合程度降低(n減小)，溫度降低，水的締合程度增加(n增大)。