por que a água se expande quando congela?Por que a água líquida tem uma densidade máxima?
a maioria dos líquidos tem um comportamento bastante simples quando eles arecooled( a uma pressão fixa): eles encolhem.O líquido contrai-se à medida que é arrefecido; uma vez que os moleculares estão a mover-se mais lentamente, são menos capazes de ultrapassar as forças intermoleculares atractivas que os aproximam uns dos outros.Em seguida, a temperatura de congelação é atingida, e a substância solidifica, o que faz com que ela contraia somemore, porque os sólidos cristalinos são geralmente bem embalados.,
A água é uma das poucas exceções a este comportamento.Quando a água líquida é arrefecida, contrai-se como seria de esperar até se atingir uma temperatura de aproximadamente 4 graus Celsius.Depois disso, expande-se ligeiramente até atingir o ponto de congelação, e quando congela, expande-se em aproximadamente 9%.
Este comportamento incomum tem sua origem na estrutura da melancia.Há uma forte tendência para formar uma rede de hidrogenobonds, onde cada átomo de hidrogênio está em uma linha entre dois oxigenatomos., Esta tendência de ligação de hidrogênio fica mais forte à medida que a temperaturegets mais baixa (porque há menos energia térmica para agitar as hidrogenobonds fora da posição). A estrutura de gelo é completamente hidrogênio ligado, e esses títulos em vigor a estrutura cristalina para que toda “abrir”, conforme mostrado na imagem a seguir:
As imagens desta página são cortesia da theMathMol projeto na NYU/ACF Visualização Científica de Laboratório.
informações sobre MathMol podem ser encontradas aqui.,
nas duas imagens seguintes, a primeira mostra uma estrutura típica de água líquida, enquanto a segunda é uma estrutura de anice; observe o espaço extra Aberto no gelo.
É esta estrutura sólida aberta que faz com que o gelo seja menos densetano água líquida. É por isso que o gelo flutua sobre a água, pelo que todos deveriam estar agradecidos porque se a água se comportasse “normalmente”, muitos corpos de água congelariam sólidos no inverno, matando toda a vida dentro deles.a “densidade máxima” da água é um produto do mesmo fenómeno.,Perto do ponto de congelação, as moléculas de água começam a organizar-se localmente em estruturas tipo gelo. Isto cria alguma “abertura” na água líquida, que tende a diminuir a sua densidade.Isto é oposto pela tendência normal de resfriamento para aumentar a densidade; é a aproximadamente 4 graus Celsius que estas tendências opostas são equilibradas, produzindo a densidade máxima.
atualizado em 3 de dezembro de 2013
