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Por que a água expande quando congela?

Por que a água expande quando congela?
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“Queria saber por que a água expande quando congela.” (Soraia Borges)

Soraia, lá no ensino fundamental nós aprendemos que quanto mais sólido é um elemento, mais as suas moléculas estão juntas e um menor espaço é ocupado. Um gás como o oxigênio por exemplo, tem suas moléculas esparsas e acaba ocupando um grande espaço. E isso é verdade, exceto no caso da água. O comportamento irregular da água, ao ter sua temperatura variada, é explicado pela existência de um tipo especial de ligação entre suas moléculas: pontes de hidrogênio.  Quando a água se solidifica a sua densidade cai cerca de 9%, ou seja, o seu volume aumenta enquanto a massa continua a mesma.  Isso ocorre devido à estrutura eletromagnética de seus átomos. Mas isso não significa que, quanto mais quente, mais densa fica a água. Sua densidade máxima ocorre, na realidade, aos 4ºC. Nessa temperatura, os cristais já estão todos quebrados e as moléculas mais unidas do que nunca.


Mas como o volume da água aumenta?  O volume aumenta porque o gelo é formado por moléculas de água arranjadas geometricamente em forma de cristais. Quando elas se organizam dessa maneira, deixam mais espaços vazios entre os átomos do que no estado líquido.

E esse fenômeno da expansão da água pode causar alguns problemas, como o estouro de garrafas congeladas por exemplo. Além disso o fato de que quando congelada a água tem uma menor densidade, faz com os icebergs exibam acima do oceano apenas 10% de seu volume total, causando grande problemas para as navegações. Esse também é o motivo pelo qual os lagos e rios em países mais frios congelam apenas na superfície, enquanto a água mais densa com temperatura em torno de 4ºC concentra-se no fundo.

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O volume aumenta porque o gelo é formado por moléculas de água arranjadas geometricamente em forma de cristais. Foto: caltech

O comportamento irregular da água, ao ter sua temperatura variada, é explicado pela existência de um tipo especial de ligação entre suas moléculas: pontes de hidrogênio. Quando a água se solidifica a sua densidade cai cerca de 9%, ou seja, o seu volume aumenta enquanto a massa continua a mesma.

 

Fonte: mundoestranho e wikipedia


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