Il ghiaccio galleggia: ecco perché l’oceano ha ghiaccio polare e iceberg e perché il ghiaccio nella tua bevanda galleggia. Se ci pensate, potrebbe sembrare un po ‘strano perché il ghiaccio è un solido e intuitivamente, dovrebbe essere più pesante di un liquido e affondare. Sebbene questo sia vero per la maggior parte delle sostanze, l’acqua è un’eccezione. I suoi legami idrogeno e il suo stato solido lo rendono effettivamente più leggero di quanto non sia liquido.

Il ghiaccio è meno denso

L’acqua è una sostanza sorprendente che fondamentalmente alimenta la vita sulla terra: ogni organismo vivente ne ha bisogno. Ha anche alcune proprietà interessanti che consentono alla vita di essere così com’è. Una delle proprietà più importanti è che l’acqua è la più densa a 4 ° C (40 ° F). L’acqua calda e il ghiaccio sono entrambi meno densi dell’acqua fredda. Le sostanze meno dense galleggiano sopra le sostanze più dense. Ad esempio, quando prepari un condimento per l’insalata, l’olio galleggia sopra l’aceto perché è meno denso. Lo stesso vale per tutto. Se hai un pallone da spiaggia gonfiabile in una piscina, galleggia, se hai una roccia affonda.

Il motivo per cui il ghiaccio è meno denso dell’acqua ha a che fare con i legami idrogeno. Come sapete, l’acqua è composta da un ossigeno e due atomi di idrogeno. Sono attaccati da legami covalenti molto forti. Tuttavia, si forma anche un altro tipo di legame tra diverse molecole d’acqua chiamato legame idrogeno, che è più debole. Questi legami si formano perché gli atomi di idrogeno caricati positivamente sono attratti dagli atomi di ossigeno caricati negativamente delle molecole d’acqua vicine. Quando l’acqua è calda, le molecole sono molto attive, si muovono molto e formano e rompono rapidamente i legami con altre molecole d’acqua. Hanno l’energia per avvicinarsi l’una all’altra e muoversi rapidamente.

Quando l’acqua scende sotto i 4 ° C, l’energia cinetica diminuisce in modo che le molecole non si muovano così tanto più. Non hanno l’energia per muoversi, rompersi e formare legami così facilmente. Invece, formano più legami idrogeno con altre molecole d’acqua per formare strutture reticolari esagonali. Formano queste strutture per mantenere separate le molecole di ossigeno caricate negativamente. Al centro degli esagoni c’è molto spazio vuoto.

Il ghiaccio è in realtà circa il 9% meno denso dell’acqua liquida. Pertanto, il ghiaccio occupa più spazio dell’acqua. In pratica, questo ha senso, perché il ghiaccio si espande. Ecco perché non dovresti congelare una bottiglia d’acqua di vetro e perché l’acqua ghiacciata può creare crepe più grandi nel cemento. Se hai una bottiglia da un litro di ghiaccio e una bottiglia da un litro d’acqua, la bottiglia dell’acqua ghiacciata sarebbe più leggera. Le molecole sono più lontane l’una dall’altra a questo punto rispetto a quando l’acqua è più calda. Pertanto, il ghiaccio è meno denso dell’acqua e galleggia.

Quando il ghiaccio si scioglie, la stabile struttura cristallina collassa ed è improvvisamente più densa. Quando l’acqua si riscalda oltre i 4 ° C, acquisisce energia e le molecole si spostano più velocemente e più lontano. Quindi l’acqua calda occupa anche più spazio dell’acqua più fredda e galleggia sopra l’acqua più fredda perché è meno densa. È come quando vai in un lago per nuotare e lo strato superiore è bello e caldo, ma quando metti le gambe sotto è improvvisamente molto più freddo.

Importante per la nostra Terra

Allora perché questo è importante? La galleggiabilità del ghiaccio ha importanti conseguenze per la vita sulla terra. I laghi gelano sulla parte superiore in inverno in luoghi freddi, il che consente ai pesci e ad altri animali di sopravvivere sotto. Se il fondo si congelasse, l’intero lago potrebbe essere congelato e quasi nulla potrebbe sopravvivere all’inverno nel lago. Negli oceani settentrionali o meridionali, se il ghiaccio affondasse, le calotte glaciali si troverebbero tutte sul fondo dell’oceano, impedendo a qualsiasi cosa di viverci. Il fondo dell’oceano sarebbe pieno di ghiaccio. Inoltre, il ghiaccio polare è importante perché riflette la luce e impedisce al nostro pianeta di diventare troppo caldo.