科学在线：为什么水会结冰，而二氧化硅会形成玻璃？
所属分类： 行业新闻
发布时间：2023-07-17
每个人都知道水在摄氏零度结冰，然而水的“表哥”二氧化硅，在冷却的过程中表现出不稳定的行为，液态硅冷却时，它的原子不能排列成有序晶体。产生的凝固的物质——机械的固体，但显微镜下的液体——是一个玻璃。
水由单个的H2O分子组成，由强共价键结合而成，但通过较弱的氢键相互作用。水的稳定分子结构限制了原子的自由，导致水的定向性高。然而二氧化硅没有分子形态，原子以一种较不定向的方式结合，导致方向性差。
二氧化硅是地球上***丰富的化合物之一，所以它对玻璃形成的偏好有着重大的影响。在某些方面，二氧化硅和水是相同的，它们具有相似的四面体对称的协调几何，而且它们都显示出在一定温度下变低密度的异常倾向，但在加压的时候会有更多的液体。
水和硅之间的宏观差异起源于微观世界的结合，希望将这一原理推广到其他物质，如液态碳和硅，它们在结构上与水和硅类似。***终的目标是发展出一个关于玻璃形成者与晶体形成者的不同之处的一般理论，而这是迄今为止科学家们一直未能做到的。
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