冰塊為什麼會浮在水面上？

水是一種非常有趣的東西，自然界的物質都遵守著物理與化學的自然規律，惟獨水不遵守。水的特性讓許多科學家「跌破眼鏡」。水是最平凡又是最奇妙的東西，至今仍使許多聰明的人百思不解。不過幸好水不遵守自然界的常規，否則所有的生物都無法生存。例如自然界的常規是溫度愈低，物質的密度就愈大，但是水的密度在4℃時最大，水由4℃到0℃，溫度降低，密度反而減少。如果水的密度是0℃最大，在冬天時，所結的冰會沉到水底，而表面的水又會繼續結冰下沉去，如此整個海洋、湖泊、河川從水底到水面都會結成冰塊。沒有一條魚、沒有一株水草，能夠生存在冰塊裏，整個水域會變為毫無生命氣息的地方。　　但是事實不是這樣，冰的密度比4℃水的密度小，所以水結冰時是浮在水面上，不會沉到水底去。水面上結了冰就會隔絕水與冷空氣的接觸，因此冰結到某一個厚度後就會停止。這樣冰天雪地的南北極，企鵝仍然可以在冰塊底下找到豐富的魚群為食物。為什麼水會有這種奇妙的特性，幫助生物的存活呢？這是科學家無法回答的問題。全世界只有水有這種特性，其它物質都沒有這種特性。一九００年一個化學家蘇斯連（Sutherland）提出：「水的結構是（H2O）n，當水在100℃沸騰時，n=1，水是以一個、個互不相連的水分子存在。當溫度降低時n值就增大，4℃時n值最大，比重也最大。但是溫度小於4℃時，水分子逐漸結成為六角形的晶體結構。到0℃結冰時，n=6，成為六角形晶體。由於六角形晶體水分子之間有較大的空隙，所以水在結冰時，密度反而比4℃時低。」蘇斯連的解釋，對於水的特性有進一步的認識。