Led plave – proto má oceán polární led a ledovce a proč plave i led ve vašem nápoji. Pokud o tom přemýšlíte, mohlo by to vypadat trochu divně, protože led je pevný a intuitivně by měl být těžší než kapalina a klesat. I když to platí pro většinu látek, voda je výjimkou. Jeho vodíkové vazby a jeho pevné skupenství ho ve skutečnosti činí lehčím, než je kapalina.

Led je méně hustý

Voda je úžasná látka, která v podstatě podporuje život na Zemi – potřebuje to každý živý organismus. Má také několik zajímavých vlastností, díky nimž může být život takový, jaký je. Jednou z nejdůležitějších vlastností je, že voda je nejhustší při 4 ° C (40 ° F). Horká voda a led jsou méně husté než studená voda. Méně husté látky plují nad hustšími látkami. Například když připravujete salátový zálivkový olej, plave na octě, protože je méně hustý. Totéž platí pro všechno. Pokud máte nafukovací plážový míč v bazénu, plave, pokud máte kámen, potápí se.

Důvod, proč je led méně hustý než voda, souvisí s vodíkovými vazbami. Jak víte, vodu tvoří jeden kyslík a dva atomy vodíku. Jsou připojeny kovalentními vazbami, které jsou velmi silné. Mezi různými molekulami vody se však také vytváří jiný typ vazby, který se nazývá vodíková vazba, která je slabší. Tyto vazby se tvoří, protože kladně nabité atomy vodíku přitahují záporně nabité atomy kyslíku blízkých molekul vody. Když je voda teplá, molekuly jsou velmi aktivní, hodně se pohybují a rychle vytvářejí a rozbíjejí vazby s jinými molekulami vody. Mají energii tlačit se blíže k sobě a rychle se pohybovat.

Když voda klesne pod 4 ° C, kinetická energie klesá, takže se molekuly tolik nepohybují už. Nemají energii na to, aby se snadno pohybovali, rozbíjeli a vytvářeli pouta. Místo toho vytvářejí více vodíkových vazeb s jinými molekulami vody a vytvářejí hexagonální mřížkové struktury. Tvoří tyto struktury, aby udržovaly negativně nabité molekuly kyslíku od sebe. Uprostřed šestiúhelníků je spousta prázdného prostoru.

Led je ve skutečnosti asi o 9% méně hustý než kapalná voda. Led proto zabírá více místa než voda. Prakticky to dává smysl, protože led se rozpíná. Proto byste neměli zmrazovat skleněnou láhev s vodou a proč zmrzlá voda může v betonu vytvářet větší trhliny. Pokud máte litrovou láhev ledu a litrovou láhev vody, pak by láhev s ledovou vodou byla lehčí. Molekuly jsou v tomto bodě od sebe dále, než když je voda teplejší. Led je proto méně hustý než voda a plave.

Když se led roztaje, stabilní krystalická struktura se zhroutí a je najednou hustší. Jak se voda ohřívá kolem 4 ° C, získává energii a molekuly se pohybují rychleji a dále od sebe. Takže horká voda také zabírá více místa než chladnější voda a plave nad chladnější vodou, protože je méně hustá. Je to jako když se jdeš koupat k jezeru a vrchní vrstva je pěkná a teplá, ale když pod nohama držíš nohy, je najednou mnohem chladněji.

Důležité pro naši Zemi

Proč na tom tedy záleží? Vztlak ledu má důležité důsledky pro život na Zemi. V zimě na chladných místech zamrzají jezera nahoře, což umožňuje přežít rybám a jiným zvířatům dole. Pokud by dno zamrzlo, mohlo by být celé jezero zamrzlé a téměř nic nemohlo přežít zimu v jezeře. Pokud by se v severních nebo jižních oceánech potopil led, všechny ledové čepice by byly na dně oceánu, což by tam bránilo tomu, aby tam něco žilo. Oceánské dno by bylo plné ledu. Polární led je navíc důležitý, protože odráží světlo a chrání naši planetu před přílišným zahřátím.