Isflyter – det er derfor havet har is og isfjell, og hvorfor isen i drikken din flyter. Hvis du tenker på det, kan det virke litt rart fordi isen er solid og intuitivt, den bør være tyngre enn en væske og synke. Selv om dette gjelder for de fleste stoffer, er vann et unntak. Dens hydrogenbindinger og dens faste tilstand gjør den faktisk lettere enn den er som en væske.

Is er mindre tett

Vann er et fantastisk stoff som i utgangspunktet driver drivstoff på livet på jorden – hver levende organisme trenger det. Det har også noen interessante egenskaper som gjør at livet kan være slik det er. En av de viktigste egenskapene er at vannet er tettest ved 4 ° C (40 ° F). Varmt vann og is er begge mindre tette enn kaldt vann. Mindre tette stoffer flyter på toppen av mer tette stoffer. For eksempel når du lager salatdressingolje på toppen av eddik fordi den er mindre tett. Det samme gjelder for alt. Hvis du har en oppblåst strandkule i et basseng, flyter den, hvis du har en stein, synker den.

Årsaken til at is er mindre tett enn vann har med hydrogenbindinger å gjøre. Som du vet består vann av ett oksygen og to hydrogenatomer. De er festet av kovalente bindinger som er veldig sterke. Imidlertid dannes en annen type binding også mellom forskjellige vannmolekyler som kalles en hydrogenbinding, som er svakere. Disse bindingene dannes fordi de positivt ladede hydrogenatomene tiltrekkes de negativt ladede oksygenatomer i nærliggende vannmolekyler. Når vannet er varmt, er molekylene veldig aktive, beveger seg mye rundt og danner og bryter bindinger med andre vannmolekyler raskt. De har energi til å skyve nærmere hverandre og bevege seg raskt.

Når vann kommer under 4 ° C, reduseres den kinetiske energien slik at molekylene ikke beveger seg så mye rundt lenger. De har ikke energi til å bevege seg og bryte og danne bindinger så lett. I stedet danner de flere hydrogenbindinger med andre vannmolekyler for å danne sekskantede gitterstrukturer. De danner disse strukturene for å holde de negativt ladede oksygenmolekylene fra hverandre. Midt i sekskantene er det mye tomt rom.

Is er faktisk omtrent 9% mindre tett enn flytende vann. Derfor tar is mer plass enn vann. Praktisk sett er dette fornuftig, fordi is utvides. Det er derfor du ikke skal fryse en glassflaske med vann, og hvorfor frossent vann kan skape større sprekker i betong. Hvis du har en liter isflaske og en liter flaske vann, ville isvannflasken være lettere. Molekylene er lenger borte fra hverandre på dette punktet enn når vannet er varmere. Derfor er is mindre tett enn vann og flyter.

Når is smelter, den stabile krystallstrukturen kollapser og blir plutselig tettere. Når vannet varmes opp over 4 ° C, får det energi og molekylene beveger seg raskere og lenger fra hverandre. Så varmt vann tar også mer plass enn kaldere vann, og det flyter på toppen av det kjøligere vannet fordi det er mindre tett. Det er som når du går til en innsjø for å bade, og det øverste laget er fint og varmt, men når du stikker bena under er det plutselig mye kaldere.

Viktig for jorden vår

Så hvorfor har dette til og med noe? Ice’s oppdrift har viktige konsekvenser for livet på jorden. Innsjøer fryser over på vinteren på kalde steder, noe som gjør at fisk og andre dyr kan overleve under. Hvis bunnen frøs, kunne hele innsjøen være frossen og nesten ingenting kunne overleve vinteren i innsjøen. I det nordlige eller sørlige hav, hvis isen sank, ville ishettene alle være på havets bunn og forhindre noe i å bo der. Havbunnen ville være full av is. I tillegg er polaris viktig fordi den reflekterer lys og hindrer planeten vår i å bli for varm.