¿Por qué algunos metales como el galio se expanden cuando se congelan?

Esta es una pregunta interesante que se hace con mayor frecuencia. La mayoría de las personas luchan por responder esto y vienen con todo tipo de argumentos de agitación de brazos no muy satisfactorios. Lo intentaré por lo que sé. Puedes hacer esta pregunta de manera diferente. ¿Por qué ciertos materiales se contraen después de derretirse? El punto de congelación es donde se forman enlaces entre átomos individuales (cuando se congela) o se rompen (cuando se funden). (En algunos materiales hay una pequeña diferencia entre el punto de congelación y el punto de fusión. Olvidemos esto por ahora). La mayoría de los materiales son cristalinos en condiciones normales y todos tienen estructuras cristalinas diferentes. Algunos cúbicos, algunos hexagonales, algunos tetragonales, etc. Muchas de las estructuras no cúbicas requieren un gran volumen para acomodar átomos constituyentes. También tienen una fuerza de unión más fuerte. Por ejemplo, el silicio, el galio, etc., tienen cierta naturaleza covalente a su enlace, a diferencia de otros metales regulares. Por esta razón, estos se llaman semi metales. Cuando se alcanza el punto de fusión calentando, algunos de estos enlaces se rompen, no todos. La cantidad de ruptura del enlace depende del material individual. En estructuras no cúbicas, la ruptura de la unión es más que materiales cúbicos. Como resultado, después de pasar por el punto de congelación, la estructura sólida se retiene en cierta medida en el material normal. Esto se confirma por cristalografía de rayos X. Esto se refleja en el cambio de volumen atómico también. El resultado neto es que conduce a la contracción en estos materiales. Todavía es un misterio lo que es único acerca de las estructuras atómicas de estos semi metales que hace que este fenómeno sea factible. Lo mismo puede decirse de los sólidos moleculares como el hielo, el ácido acético, etc. Espero haber podido responder esta pregunta