Eis schwimmt – deshalb hat der Ozean polares Eis und Eisberge und warum das Eis in Ihrem Getränk schwimmt. Wenn Sie darüber nachdenken, könnte es ein bisschen seltsam erscheinen, weil Eis fest und intuitiv ist, es sollte schwerer als eine Flüssigkeit sein und sinken. Obwohl dies für die meisten Substanzen gilt, ist Wasser eine Ausnahme. Seine Wasserstoffbrücken und sein fester Zustand machen es tatsächlich leichter als es als Flüssigkeit ist.

Eis ist weniger dicht

Wasser ist im Grunde genommen eine erstaunliche Substanz treibt das Leben auf der Erde an – jeder lebende Organismus braucht es. Es hat auch einige interessante Eigenschaften, die es dem Leben ermöglichen, so zu sein, wie es ist. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist, dass Wasser bei 4 ° C (40 ° F) am dichtesten ist. Heißes Wasser und Eis sind beide weniger dicht als kaltes Wasser. Weniger dichte Substanzen schweben auf dichteren Substanzen. Zum Beispiel, wenn Sie Salatdressingöl auf Essig schwimmen lassen, weil es weniger dicht ist. Das gilt auch für alles. Wenn Sie einen aufgeblasenen Wasserball in einem Pool haben, schwimmt er, wenn Sie einen Stein haben, sinkt er.

Der Grund, warum Eis weniger dicht als Wasser ist, hat mit Wasserstoffbrücken zu tun. Wie Sie wissen, besteht Wasser aus einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen. Sie sind durch kovalente Bindungen gebunden, die sehr stark sind. Es bildet sich jedoch auch eine andere Art von Bindung zwischen verschiedenen Wassermolekülen, die als Wasserstoffbindung bezeichnet wird und schwächer ist. Diese Bindungen entstehen, weil die positiv geladenen Wasserstoffatome von den negativ geladenen Sauerstoffatomen benachbarter Wassermoleküle angezogen werden. Wenn Wasser warm ist, sind die Moleküle sehr aktiv, bewegen sich viel und bilden und brechen schnell Bindungen mit anderen Wassermolekülen. Sie haben die Energie, sich näher zu drücken und sich schnell zu bewegen.

Wenn Wasser unter 4 ° C fällt, nimmt die kinetische Energie ab, sodass sich die Moleküle nicht so stark bewegen nicht mehr. Sie haben nicht die Energie, sich so leicht zu bewegen, zu brechen und Bindungen zu bilden. Stattdessen bilden sie mehr Wasserstoffbrücken mit anderen Wassermolekülen, um hexagonale Gitterstrukturen zu bilden. Sie bilden diese Strukturen, um die negativ geladenen Sauerstoffmoleküle auseinander zu halten. In der Mitte der Sechsecke gibt es viel leeren Raum.

Eis ist tatsächlich etwa 9% weniger dicht als flüssiges Wasser. Daher nimmt Eis mehr Platz ein als Wasser. Praktisch ist dies sinnvoll, da sich das Eis ausdehnt. Deshalb sollten Sie eine Glasflasche Wasser nicht einfrieren und gefrorenes Wasser kann größere Risse im Beton verursachen. Wenn Sie eine Literflasche Eis und eine Literflasche Wasser haben, ist die Eiswasserflasche leichter. Die Moleküle sind zu diesem Zeitpunkt weiter voneinander entfernt als bei wärmerem Wasser. Daher ist Eis weniger dicht als Wasser und schwimmt.

Wenn Eis schmilzt, Die stabile Kristallstruktur kollabiert und ist plötzlich dichter. Wenn sich Wasser über 4 ° C erwärmt, gewinnt es Energie und die Moleküle bewegen sich schneller und weiter auseinander. Heißes Wasser nimmt also auch mehr Platz ein als kälteres Wasser und schwimmt auf dem kühleren Wasser, weil es weniger dicht ist. Es ist wie wenn du an einen See gehst, um schwimmen zu gehen und die oberste Schicht ist schön warm, aber wenn du deine Beine darunter steckst, ist es plötzlich viel kälter.

Wichtig für unsere Erde

Warum ist das überhaupt wichtig? Der Auftrieb von Eis hat wichtige Konsequenzen für das Leben auf der Erde. Im Winter gefrieren die Seen an kalten Orten oben, sodass Fische und andere Tiere unten überleben können. Wenn der Boden gefroren wäre, könnte der gesamte See gefroren sein und fast nichts könnte den Winter im See überleben. Wenn in den nördlichen oder südlichen Ozeanen das Eis sank, befanden sich die Eiskappen alle am Meeresboden und verhinderten, dass dort etwas lebte. Der Meeresboden wäre voller Eis. Darüber hinaus ist polares Eis wichtig, da es Licht reflektiert und verhindert, dass unser Planet zu warm wird.