La glace flotte – c’est pourquoi l’océan a de la glace polaire et des icebergs, et pourquoi la glace de votre boisson flotte. Si vous y réfléchissez, cela peut sembler un peu étrange car la glace est un solide et intuitivement, elle devrait être plus lourde qu’un liquide et couler. Bien que cela soit vrai pour la plupart des substances, l’eau est une exception. Ses liaisons hydrogène et son état solide le rendent en fait plus léger qu’il ne l’est en tant que liquide.

La glace est moins dense

L’eau est une substance étonnante qui fondamentalement alimente la vie sur terre – chaque organisme vivant en a besoin. Il possède également des propriétés intéressantes qui permettent à la vie d’être ce qu’elle est. L’une des propriétés les plus importantes est que l’eau est la plus dense à 4 ° C (40 ° F). L’eau chaude et la glace sont toutes deux moins denses que l’eau froide. Les substances moins denses flottent au-dessus des substances plus denses. Par exemple, lorsque vous faites une vinaigrette, de l’huile flotte sur le vinaigre parce qu’elle est moins dense. La même chose est vraie pour tout. Si vous avez un ballon de plage gonflé dans une piscine, il flotte, si vous avez un rocher, il coule.

La raison pour laquelle la glace est moins dense que l’eau est liée aux liaisons hydrogène. Comme vous le savez, l’eau est composée d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène. Ils sont attachés par des liaisons covalentes très fortes. Cependant, un autre type de liaison se forme également entre différentes molécules d’eau appelée liaison hydrogène, qui est plus faible. Ces liaisons se forment parce que les atomes d’hydrogène chargés positivement sont attirés par les atomes d’oxygène chargés négativement des molécules d’eau à proximité. Lorsque l’eau est chaude, les molécules sont très actives, se déplacent beaucoup et forment et rompent rapidement des liaisons avec d’autres molécules d’eau. Ils ont l’énergie pour se rapprocher les uns des autres et se déplacer rapidement.

À mesure que l’eau descend en dessous de 4 ° C, l’énergie cinétique diminue et les molécules ne se déplacent pas autant plus. Ils n’ont pas l’énergie pour bouger, rompre et former des liens si facilement. Au lieu de cela, ils forment plus de liaisons hydrogène avec d’autres molécules d’eau pour former des structures de réseau hexagonales. Ils forment ces structures pour séparer les molécules d’oxygène chargées négativement. Au milieu des hexagones, il y a beaucoup d’espace vide.

La glace est en fait environ 9% moins dense que l’eau liquide. Par conséquent, la glace prend plus de place que l’eau. Pratiquement, cela a du sens, car la glace se dilate. C’est pourquoi vous ne devriez pas congeler une bouteille d’eau en verre et pourquoi l’eau gelée peut créer de plus grandes fissures dans le béton. Si vous avez une bouteille d’un litre de glace et une bouteille d’un litre d’eau, la bouteille d’eau glacée serait plus légère. Les molécules sont plus éloignées les unes des autres à ce stade que lorsque l’eau est plus chaude. Par conséquent, la glace est moins dense que l’eau et flotte.

Lorsque la glace fond, la structure cristalline stable s’effondre et devient soudainement plus dense. Lorsque l’eau se réchauffe au-delà de 4 ° C, elle gagne de l’énergie et les molécules se déplacent plus rapidement et plus loin. Ainsi, l’eau chaude prend également plus de place que l’eau plus froide et elle flotte au-dessus de l’eau plus froide car elle est moins dense. C’est comme lorsque vous allez nager dans un lac et que la couche supérieure est belle et chaude, mais lorsque vous collez vos jambes en dessous, il fait soudainement beaucoup plus froid.

Important pour notre Terre

Alors pourquoi est-ce vraiment important? La flottabilité de la glace a des conséquences importantes sur la vie sur terre. Les lacs gèlent sur le dessus en hiver dans les endroits froids, ce qui permet aux poissons et autres animaux de survivre en dessous. Si le fond gelait, tout le lac pourrait être gelé et presque rien ne pourrait survivre à l’hiver dans le lac. Dans les océans nord ou sud, si la glace coulait, les calottes glaciaires se trouveraient toutes au fond de l’océan, empêchant quoi que ce soit d’y vivre. Le fond de l’océan serait plein de glace. De plus, la glace polaire est importante car elle réfléchit la lumière et empêche notre planète de devenir trop chaude.