氷はなぜ水に浮くの？

コハクコップに入れた氷、沈まずにぷかぷか浮いていますわね。当たり前に見えて、じつは不思議なことですのよ。

30秒でわかる答え

答えは、水の分子の並び方にありますの。

氷が水に浮くのは、同じ体積で比べると氷のほうが水より軽いからです。水は凍るとき、分子どうしが手をつなぐように規則正しく並び、すき間の多い形になります。そのため凍ると体積が約9％ふえ、水より軽くなって浮かびます。多くの物質は固体のほうが重いので、水はめずらしい性質を持っています。

ふつうは固体のほうが重い

多くの物質は、液体から固体になると分子がぎゅっと詰まり、同じ体積あたりの重さ（密度）が大きくなります。ところが水は反対です。アメリカ地質調査所（USGS）によると、水は凍ると密度が約9％小さくなります。だからコップの氷も、海に浮かぶ氷山も、水に沈まずに浮かびます。

水の分子は、となりの分子と「水素結合」という弱い結びつきで引き合っています。氷になると、この結びつきによって分子が六角形のあみ目のように規則正しく並び、すき間の多い形で固定されます。液体の水では分子が動き回ってすき間に入りこめるので、同じ量でも体積が小さくなります。

図：液体の水と氷の、分子の並び方

分子の数や形は分かりやすく簡単にしています。

コハク固まると軽くなるなんて、水はちょっと変わり者ですわね。

USGSによると、氷の密度は水の約90％です。そのため、浮かんだ氷のうち水面から上に出るのは約10％で、残りの大部分は水の中に沈んでいます。ただし、氷の中に空気の泡が入っていると、この割合は少し変わります。

水は約4℃のときに最も重くなります。冬に湖が冷えると、4℃くらいの重い水が底にたまり、それより冷たく軽い水と氷は上に集まります。水面にできた氷はふたのように働き、その下の水が凍りにくくなります。もし氷が沈む性質だったら、湖は底から凍ってしまうかもしれません。

コハク水は凍るとすき間の多い並び方になり、体積がふえて軽くなる。だから氷は浮かぶのですわ。

氷が水に浮くのはなぜ？

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同じ体積で水より軽いから 凍ると分子がすき間の多い形に並び、体積が約9％ふえます。同じ体積で比べると水より軽くなるので浮かびます。

Water DensityU.S. Geological Survey (USGS) Water Science School（英語）
8.12: Ice and WaterChemistry LibreTexts (ChemPRIME, Chemical Education Digital Library)（英語）

内容は 2026-10-03 時点で上の資料を確認して書いています。研究が進んで説明が変わることもあります。写真のクレジットは各写真の下にあります。