jueves, 13 de junio de 2013

¿Por qué el agua se expande al congelarse?

Al crear este blog los escritores decidimos siempre crear una pequeña introducción del tema, así que ¿Quién no ha roto un vaso o envase con agua al ponerlo a congelar? (A mi me pasaba todo el tiempo) ¿Alguna vez se han preguntado por qué pasa esto? ¿No se supone que si un líquido pasa a estado sólido este se comprime? ¿Por qué a diferencia de otros líquidos el agua se expande al pasar a estado sólido?

Cuando un líquido se solidifica las moléculas de dicho compuesto se mantienen firmemente unidas en una posición fija, pero estas moléculas de sólidos no se mantienen rígidas, estas tienen una energía de movimiento y vibran alrededor de dichas posiciones fijas, al aumentar la temperatura se va ganando más energía y vibrando con mayor fuerza, hasta llegar el punto en el que se adquiere tanta energía que la que la atracción de las moléculas no basta para retenerlas en una posición fija, por tanto que empiezan a moverse por su cuenta entre el resto de las moléculas.

La gran mayoría de los sólidos son cristalinos, esto quiere decir que las moléculas en lugar de permanecer en un sitio fijo se ordenan en una formación especifica, dejando muy poco espacio entre ellas, por tanto cuando se rompe la estructura solida, es decir, se funde la sustancia, las moléculas pasan unas sobre otras, se empujan y se desplazan por lo tanto las moléculas de un líquido se separan entre ellas. En otras palabras, sustancias al solidificarse se contraen, y al fundirse se expanden, ¿Bastante contradictorio no es así?

El problema en que las moléculas de agua que forman el hielo están organizadas de manera que dejan mucho espacio entre ellas, al aumentar la temperatura, las moléculas de agua comienzan a ganar energía y comienzan a moverse y expandirían su volumen si no fuese porque dichas moléculas comienzan a rellenar los espacios vacíos antes mencionados. Se dice incluso que si se congelan 0,9 litros de agua se creará 1 litro de hielo, esta tan bien es la respuesta al fenómeno de porque el hielo flota cuando los sólidos deberían ser más pesados que los líquidos y hundirse, en el caso del hielo este es menos denso.

Sí nos vamos un poco más profundo a la parte química todo este fenómeno se debe a la capacidad del agua de formar Puentes de Hidrógeno, esta es una fuerza intermolecular que es una especie de enlace débil que forma el Hidrógeno con el Oxígeno, esta fuerza intermolecular es más estable cuando el agua tiene menos energía. las moléculas de agua se mueven si tienen suficiente energía, haciendo así que formar puentes de hidrógeno sea muy difícil, pero cuando esta se congela, debido a que las moléculas se mueven menos, estas fuerzas intermoleculares se tornan más estables haciendo que el agua tome un estructura hexagonal.