Dlaczego woda jest gęstsza niż lód?

JLGutierrez / Getty Images

Woda jest niezwykła, ponieważ jej maksymalna gęstość występuje w postaci cieczy, a nie ciała stałego. Oznacza to, że lód unosi się na wodzie. Gęstość to masa na jednostkę objętości materiału. Dla wszystkich substancji gęstość zmienia się wraz z temperatura . Masa materiału nie zmienia się, ale objętość lub przestrzeń, którą zajmuje, zwiększa się lub zmniejsza wraz z temperaturą. Wibracje cząsteczek wzrastają wraz ze wzrostem temperatury i pochłaniają więcej energii. W przypadku większości substancji zwiększa to przestrzeń między cząsteczkami, dzięki czemu cieplejsze ciecze są mniej gęste niż chłodniejsze ciała stałe.

Chodzi o wiązania wodorowe

Jednak efekt ten jest równoważony w wodzie przez wiązanie wodorowe . W wodzie płynnej wiązania wodorowe łączą każdą cząsteczkę wody z około 3,4 innymi cząsteczkami wody. Gdy woda zamarza w lód, krystalizuje się w sztywną sieć, która zwiększa przestrzeń między cząsteczkami, przy czym każda cząsteczka jest połączona wodorem z 4 innymi cząsteczkami.