Το νερό είναι ένα μυστηριώδες υγρό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι περισσότερες ιδιότητές του είναι ανώμαλες, δηλ. διαφορετικό από άλλα υγρά. Ο λόγος έγκειται στην ειδική δομή του, η οποία οφείλεται στους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων που αλλάζουν με τη θερμοκρασία και την πίεση. Ο πάγος έχει επίσης αυτές τις μοναδικές ιδιότητες. Αξίζει να πούμε ότι η πυκνότητα μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο ρ=m/V. Κατά συνέπεια, αυτό το κριτήριο μπορεί να καθοριστεί μέσω της μελέτης της μάζας της ουσίας του μέσου ανά μονάδα όγκου.
Ας δούμε μερικές ιδιότητες του πάγου και του νερού. Για παράδειγμα, ανωμαλία πυκνότητας. Μετά την τήξη, η πυκνότητα του πάγου αυξάνεται, περνώντας από ένα κρίσιμο σημάδι 4 βαθμών και μόνο μετά από αυτό αρχίζει να μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ωστόσο, στα συνηθισμένα υγρά, πάντα μειώνεται στη διαδικασία ψύξης. Το γεγονός αυτό βρίσκει μια απολύτως επιστημονική εξήγηση. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο γρήγορα είναι τα μόρια. Αυτό οδηγεί στην απομάκρυνση τους και, κατά συνέπεια, η ουσία γίνεται πιο χαλαρή. Ο γρίφος του νερού έγκειται επίσης στο γεγονός ότι, παρά την αύξησηταχύτητα μορίων με την αύξηση της θερμοκρασίας,
η πυκνότητά του μειώνεται μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες.
Ο δεύτερος γρίφος βρίσκεται στις ερωτήσεις: "Γιατί μπορεί ο πάγος να επιπλέει στην επιφάνεια του νερού;", "Γιατί δεν παγώνει στον πυθμένα στα ποτάμια;" Το γεγονός είναι ότι η πυκνότητα του πάγου είναι μικρότερη από αυτή του νερού. Και στη διαδικασία τήξης οποιουδήποτε άλλου υγρού, η πυκνότητά του αποδεικνύεται μικρότερη από αυτή ενός κρυστάλλου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στο τελευταίο τα μόρια έχουν μια ορισμένη περιοδικότητα και διατάσσονται τακτικά. Αυτό είναι χαρακτηριστικό για τους κρυστάλλους οποιασδήποτε ουσίας. Ωστόσο, εκτός από αυτό, τα μόριά τους είναι «συσκευασμένα» αρκετά πυκνά. Κατά τη διαδικασία της τήξης των κρυστάλλων, η κανονικότητα εξαφανίζεται, κάτι που είναι δυνατό μόνο με έναν λιγότερο πυκνό δεσμό μορίων. Κατά συνέπεια, η πυκνότητα της ουσίας μειώνεται κατά τη διαδικασία τήξης. Αλλά αυτό το κριτήριο αλλάζει αρκετά, για παράδειγμα, όταν λιώνει μέταλλα, μειώνεται κατά μέσο όρο μόνο κατά 3 τοις εκατό.
Ωστόσο, η πυκνότητα του πάγου είναι δέκα τοις εκατό μικρότερη από την πυκνότητα του νερού. Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι αυτό το άλμα είναι ανώμαλο όχι μόνο ως προς το ζώδιο, αλλά και ως προς το μέγεθός του.
Αυτά τα παζλ εξηγούνται από τις ιδιαιτερότητες της δομής του πάγου. Είναι ένα πλέγμα δεσμών υδρογόνου, όπου υπάρχουν τέσσερις από αυτούς σε κάθε κόμβο. Επομένως, το πλέγμα ονομάζεται τετραπλό. Όλες οι γωνίες σε αυτό είναι ίσες με qT, επομένως ονομάζεται τετραεδρικό. Επιπλέον, αποτελείται από εξαμελείς δακτυλίους καμπυλωμένου σχήματος.
Ένα χαρακτηριστικό της δομής του στερεού νερού είναι ότισυσκεύασε μόρια χαλαρά σε αυτό. Αν ήταν σε στενή σχέση, τότε η πυκνότητα του πάγου θα ήταν 2,0 g/cm3, ενώ στην πραγματικότητα είναι 0,92 g/cm3. Από αυτό θα έπρεπε να συνάγεται το συμπέρασμα ότι η παρουσία μεγάλων χωρικών όγκων θα έπρεπε να οδηγεί στην εμφάνιση αστάθειας. Στην πραγματικότητα, το πλέγμα δεν γίνεται λιγότερο ισχυρό, αλλά μπορεί να ξαναχτιστεί. Ο πάγος είναι τόσο ισχυρό υλικό που ακόμη και οι πρόγονοι των σύγχρονων Εσκιμώων έμαθαν να χτίζουν τις καλύβες τους από αυτόν. Μέχρι σήμερα, οι κάτοικοι της Αρκτικής χρησιμοποιούν το παγωμένο σκυρόδεμα ως δομικό υλικό. Αντίστοιχα, με την αύξηση της πίεσης, η δομή του πάγου αλλάζει. Αυτή η σταθερότητα είναι που αποτελεί την κύρια ιδιότητα των δεσμών υδρογόνου των δικτύων μεταξύ των μορίων H2O. Αντίστοιχα, κάθε μόριο νερού διατηρεί τέσσερις δεσμούς υδρογόνου σε υγρή κατάσταση, αλλά ταυτόχρονα οι γωνίες γίνονται διαφορετικές από το qT, γεγονός που οδηγεί στο γεγονός ότι η πυκνότητα του πάγου είναι μικρότερη από αυτή του νερού.
