Por qué el hielo flota

¿Por qué el hielo flota sobre el agua en lugar de hundirse como la mayoría de los sólidos? Hay dos partes en la respuesta a esta pregunta. Primero, y gracias a Thoughtco, veremos por qué algo flota y, luego, por qué el hielo lo hace.

Elena Lozano

Muchas personas sienten curiosidad por saber por qué el hielo flota.
Muchas personas sienten curiosidad por saber por qué el hielo flota.

Una sustancia flota si es menos densa o tiene menos masa por unidad de volumen que otros componentes de una mezcla. Por ejemplo, si arroja un puñado de roca en un balde de agua, las rocas, que son densas en comparación con el agua, se hundirán, explica Thoughtco.

El agua, que es menos densa que las rocas, flotará. Básicamente, las rocas empujan el agua fuera del camino o la desplazan. Para que un objeto pueda flotar, tiene que desplazar un peso de fluido igual a su propio peso.

La mayoría de las sustancias son más densas en su estado sólido (congelado) que en su estado líquido. El agua es diferente, debido a los enlaces de hidrógeno

El agua alcanza su densidad máxima a 4 ° centígrados. A medida que se enfría más y se congela en hielo, en realidad se vuelve menos denso. Por otro lado, la mayoría de las sustancias son más densas en su estado sólido (congelado) que en su estado líquido. El agua es diferente, debido a los enlaces de hidrógeno.

El agua alcanza su densidad máxima a 4 ° centígrados.
El agua alcanza su densidad máxima a 4 ° centígrados. Foto: IStock.

Las moléculas de agua

Una molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno fuertemente unidos entre sí mediante enlaces covalentes.

A medida que el agua se enfría por debajo de los 4 ° centígrados, los enlaces de hidrógeno se ajustan para mantener separados los átomos de oxígeno cargados negativamente. Esto produce una red cristalina comúnmente conocida como hielo

Las moléculas de agua también se atraen entre sí por enlaces químicos más débiles (enlaces de hidrógeno) entre los átomos de hidrógeno cargados positivamente y los átomos de oxígeno cargados negativamente de las moléculas de agua vecinas. A medida que el agua se enfría por debajo de los 4 ° centígrados, los enlaces de hidrógeno se ajustan para mantener separados los átomos de oxígeno cargados negativamente. Esto produce una red cristalina comúnmente conocida como hielo.

El hielo flota porque es aproximadamente un 9% menos denso que el agua líquida. En otras palabras, el hielo ocupa aproximadamente un 9% más de espacio que el agua, por lo que un litro de hielo pesa menos que un litro de agua.

Hielo desmoronado flotando en un río.
Hielo desmoronado flotando en un río. Foto: IStock.

El agua más pesada desplaza al hielo más ligero, por lo que éste flota hacia la parte superior. Una consecuencia de esto es que los lagos y ríos se congelan de arriba a abajo, lo que permite que los peces sobrevivan incluso cuando la superficie de un lago se ha congelado.

El hielo hecho con agua pesada, que contiene el isótopo de hidrógeno deuterio, se hunde en agua normal

Si el hielo se hundiera, el agua se desplazaría hacia la superficie y quedaría expuesta a temperaturas más frías, lo que obligaría a los ríos y lagos a llenarse de hielo y congelarse.

Sin embargo, no toda el agua helada flota en agua normal. El hielo hecho con agua pesada, que contiene el isótopo de hidrógeno deuterio, se hunde en agua normal. Aún se producen enlaces de hidrógeno, pero no es suficiente para compensar la diferencia de masa entre el agua normal y la pesada. El hielo de agua pesada se hunde en agua pesada.