얼음이 물보다 부피가 크다는 사실은 많이 알려져 있다. 그런데 그 이유를 물어보면 "얼면서 팽창하기 때문"이라거나 "고체가 액체보다 분자 간 거리가 멀어서"라는 답이 자주 나온다. 두 설명 모두 현상을 거꾸로 이해한 것이다. 대부분의 물질은 고체 상태일 때 분자들이 더 촘촘하게 배열되어 부피가 줄어든다. 철, 구리, 에탄올 — 이것들은 모두 액체보다 고체가 더 작다. 물은 이 원칙의 예외이며, 그 예외를 만드는 것은 물 분자만이 가진 특별한 결합 방식이다. 단순히 "얼기 때문에 커진다"는 설명은 현상을 기술할 뿐, 원인을 설명하지 못한다. 1. 물 분자가 특별한 이유 — 수소결합의 방향성물 분자(H₂O)는 산소 원자 하나에 수소 원자 두 개가 104.5°의 각도로 붙어 있는 굽은 형태다. 이 구조 때문에..