Aqui está uma quebra de por que os sólidos são mais densos que os líquidos no nível molecular:

1. Arranjo molecular e espaçamento

* sólido: As moléculas em um sólido são fortemente embaladas e dispostas em um padrão de repetição altamente ordenado chamado treliça de cristal. Esta embalagem apertada deixa muito pouco espaço entre as moléculas.
* líquido: As moléculas em um líquido estão mais próximas do que em um gás, mas têm mais liberdade de movimento. Eles podem deslizar um pelo outro, levando a um arranjo menos ordenado e mais espaço entre eles.

2. Interações moleculares

* sólido: Forças intermoleculares fortes (como ligação de hidrogênio, interações dipolo-dipolo ou forças de dispersão de Londres) mantêm as moléculas em um sólido rigidamente no lugar. Essas forças são muito mais fortes do que em líquidos.
* líquido: As forças intermoleculares em líquidos são mais fracas do que em sólidos. Isso permite que as moléculas se movam, mas ainda permanecem relativamente próximas.

3. Densidade

* densidade =massa / volume
* Como as moléculas em um sólido são embaladas mais firmemente do que em um líquido, um sólido terá um volume menor para a mesma massa. Este volume menor resulta em uma densidade mais alta.

em termos mais simples:

Imagine uma caixa cheia de bolinhas de gude. Se você agitar a caixa (como um líquido), os bolinhas se espalharão, aumentando o espaço entre eles. Se você deixar a caixa sem ser perturbada (como um sólido), os mármores se estabelecerão em um arranjo mais apertado, ocupando menos espaço.

Exceções:

Existem algumas exceções a esta regra, onde a forma sólida de uma substância é menos densa que sua forma líquida:

* Água: A água é única, pois se expande quando congela. Isso se deve à ligação de hidrogênio que forma uma estrutura de cristal mais aberta no gelo.
* bismuto: O bismuto é um metal que exibe uma expansão semelhante após o congelamento.

Geral: A natureza mais densa dos sólidos em comparação com os líquidos decorre do empacotamento mais apertado e das forças intermoleculares mais fortes que governam sua estrutura molecular.