O gelo flutua – é por isso que o oceano tem gelo polar e icebergs e porque o gelo em sua bebida flutua. Se você pensar bem, pode parecer um pouco estranho porque o gelo é sólido e, intuitivamente, deveria ser mais pesado do que um líquido e afundar. Embora isso seja verdade para a maioria das substâncias, a água é uma exceção. Suas ligações de hidrogênio e seu estado sólido o tornam mais leve do que na forma líquida.

O gelo é menos denso

A água é uma substância incrível que basicamente alimenta a vida na terra – todo organismo vivo precisa disso. Ele também tem algumas propriedades interessantes que permitem que a vida seja como é. Uma das propriedades mais importantes é que a água é mais densa a 4 ° C (40 ° F). Água quente e gelo são menos densos do que água fria. Substâncias menos densas flutuam sobre substâncias mais densas. Por exemplo, quando você faz molho para salada, o óleo flutua em cima do vinagre porque é menos denso. O mesmo vale para tudo. Se você tem uma bola de praia inflável em uma piscina, ela flutua; se você tem uma pedra, ela afunda.

A razão pela qual o gelo é menos denso que a água tem a ver com ligações de hidrogênio. Como você sabe, a água é composta por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Eles estão ligados por ligações covalentes que são muito fortes. No entanto, outro tipo de ligação também se forma entre diferentes moléculas de água, chamada ligação de hidrogênio, que é mais fraca. Essas ligações se formam porque os átomos de hidrogênio carregados positivamente são atraídos pelos átomos de oxigênio carregados negativamente das moléculas de água próximas. Quando a água está quente, as moléculas são muito ativas, movem-se muito e formam e quebram ligações com outras moléculas de água rapidamente. Eles têm energia para se aproximarem um do outro e se moverem rapidamente.

Conforme a água fica abaixo de 4 ° C, a energia cinética diminui, de modo que as moléculas não se movem tanto mais. Eles não têm energia para se mover e quebrar e formar laços tão facilmente. Em vez disso, eles formam mais ligações de hidrogênio com outras moléculas de água para formar estruturas de rede hexagonal. Eles formam essas estruturas para manter as moléculas de oxigênio carregadas negativamente separadas. No meio dos hexágonos, há muito espaço vazio.

O gelo é na verdade cerca de 9% menos denso do que a água líquida. Portanto, o gelo ocupa mais espaço do que a água. Praticamente, isso faz sentido, porque o gelo se expande. É por isso que você não deve congelar uma garrafa de vidro de água e porque a água congelada pode criar rachaduras maiores no concreto. Se você tiver uma garrafa de um litro de gelo e uma garrafa de um litro de água, a garrafa de água gelada será mais leve. As moléculas estão mais distantes umas das outras neste ponto do que quando a água está mais quente. Portanto, o gelo é menos denso que a água e flutua.

Quando o gelo derrete, a estrutura cristalina estável entra em colapso e fica subitamente mais densa. À medida que a água passa dos 4 ° C, ela ganha energia e as moléculas se movem mais rápido e se distanciando. Portanto, a água quente também ocupa mais espaço do que a água mais fria e flutua em cima da água mais fria porque é menos densa. É como quando você vai a um lago para nadar e a camada superior é agradável e quente, mas quando você enfia as pernas embaixo, de repente fica muito mais frio.

Importante para a nossa Terra

Então, por que isso importa? A flutuabilidade do gelo tem consequências importantes para a vida na Terra. Os lagos congelam no topo no inverno em lugares frios, o que permite que peixes e outros animais sobrevivam embaixo. Se o fundo congelasse, todo o lago poderia congelar e quase nada poderia sobreviver ao inverno no lago. Nos oceanos do norte ou do sul, se o gelo afundasse, as calotas polares estariam todas no fundo do oceano, impedindo que qualquer coisa vivesse lá. O fundo do oceano estaria cheio de gelo. Além disso, o gelo polar é importante porque reflete a luz e evita que nosso planeta fique muito quente.