¿Por qué el hielo es menos denso que el agua?

Answer 1

La molécula de agua está compuesta por 1 átomo de oxígeno (O) y 2 átomos de hidrógeno (H), por lo que su fórmula molecular es H2O.

Los diferentes átomos tienen diferentes fuerzas de atracción a los electrones. Por ejemplo, un electrón sentiría una atracción más fuerte hacia un átomo de O, que hacia un átomo de H.

Esto produce regiones que tienen cargas parcialmente negativas en los átomos de O (ya que hay más electrones allí) y cargas parcialmente positivas en los átomos de H (ya que hay menos electrones allí).

La atracción entre las moléculas de agua se llama enlace de hidrógeno, y se debe a estas cargas parciales que tienen una carga opuesta.

En forma líquida, las moléculas son libres de moverse, deslizarse, rotar dentro del líquido, dando como resultado una estructura más compacta. Los enlaces de hidrógeno se rompen y se reforman en el estado líquido continuamente.

Sin embargo, cuando se elimina una cantidad suficiente de calor del agua, la energía de las moléculas disminuye y se produce la congelación.

En forma sólida (hielo), las moléculas forman una red cristalina por la que las moléculas están más separadas. Una comparación más clara se puede ver gráficamente a continuación:

Por lo tanto, el hielo tiene menos moléculas por unidad de volumen, en comparación con el agua, por lo que es menos denso. Es por eso que flota.

Answer 2

Es. Es por eso que los cubos de hielo flotan en un vaso de agua. Cuando el agua se congela, las moléculas del agua forman una estructura cristalina. La integridad de esta estructura cristalina se ve facilitada por la formación de enlaces de hidrógeno entre los átomos de hidrógeno de diferentes moléculas de agua.

La formación de estos enlaces, sin embargo, separa las moléculas. Así que el mismo número de moléculas (esencialmente la misma masa) ocupa más espacio. Esto reduce la humedad del hielo en comparación con el agua.

En realidad, el agua es más densa a 4 grados centígrados. Por debajo de 4 grados, los enlaces de hidrógeno comienzan a formarse. Por encima de los cuatro grados, las moléculas se alejan aún más debido al aumento de la energía interna. A continuación se muestra una estructura molecular aproximada del agua en estos estados.

Answer 3

Siempre que hay una pregunta química particularmente interesante, la respuesta suele ser el enlace de hidrógeno. Cuando el hidrógeno se une a la florina, al nitrógeno o al oxígeno (como en H2O), el hidrógeno se vuelve especialmente positivo, ya que la mayoría de los electrones de hidrógeno están más cerca del átomo más electronegativo. En H2O, el oxígeno está unido al hidrógeno y también tiene dos pares de electrones no unidos, cuando otra molécula de agua está lo suficientemente cerca, el hidrógeno unido crea un enlace puedo relativamente fuerte con los electrones no unidos de otro átomo de oxígeno de las moléculas. Para obtener una imagen rápida de cómo se ve esto, echa un vistazo a:

Este “enlace de hidrógeno” esencialmente restringe la capacidad de las moléculas de agua para formar la estructura cristalina apretada que se encuentra en la mayoría de los sólidos (crea lo que se conoce como una red hexagonal que contiene un área de espacio abierto dentro del sólido) esto deja el hielo compactado, por lo tanto, menos denso que el líquido El agua, las diferencias de densidad hacen que el hielo flote en el agua, como han observado otros. La unión de hidrógeno también explica el punto de ebullición anormalmente alto del agua líquida.

Answer 4

En general sí, siempre? No

Los seres humanos se preguntaban durante mucho tiempo acerca de los fenómenos en los que el agua sólida flota en su estado líquido cuando ningún otro producto químico lo haría. Luego descubrimos cómo mirar a pequeña escala y examinar cómo el hielo cristalizó, las moléculas de H2O no se “congelan” en la misma manera que otros compuestos pequeños. Los átomos de hidrógeno en H2O actúan como el dipolo positivo, mientras que el átomo de oxígeno dona su nube de electrones como el dipolo negativo. En lugar de cristalizar en forma limpia como la mayoría de los cristales, el hielo se alinea de acuerdo con los enlaces de hidrógeno que conducen a una expansión en el volumen del agua, un mayor volumen de la misma masa significa una menor densidad, por lo que el hielo flota. Genial, lo hemos descubierto, pero ¿por qué parar allí? Conocemos los requisitos de energía para un hielo más denso, por lo que entramos en el laboratorio y realizamos algunas pruebas. Resulta que si se congela el agua al aumentar la presión de manera inmensa, el sólido se forma como uno esperaría y es más denso que el agua. Desafortunadamente, este estado no es sostenible y solo se ha encontrado en grandes cantidades en el laboratorio.

Answer 5

Esto es bastante interesante. El agua líquida alcanza su densidad máxima a 4 ° C (40 ° F). A medida que el agua se enfría aún más, acercándose y alcanzando la congelación, en realidad se vuelve menos densa, y los objetos que son menos densos que el agua (en función de la masa) flotan.

Las moléculas de agua están formadas por 1 átomo de oxígeno y 2 átomos de hidrógeno; la molécula se mantiene unida por enlaces covalentes (lo que significa que comparten electrones de los orbitales atómicos). Pero, la atracción entre las moléculas se basa en la unión entre el hidrógeno con una carga positiva y el oxígeno con una carga negativa. Las razones por las que los fluidos, es decir, los líquidos y los gases, pierden su forma sin un recipiente es que las moléculas están más separadas y es menos probable que interactúen; un aumento de la temperatura se correlaciona con un aumento de la energía.

Una disminución en la temperatura del agua se correlaciona con una disminución en el movimiento de las moléculas de agua. A medida que las moléculas de agua disminuyen su velocidad, cada molécula de agua se ajusta de manera que las moléculas de oxígeno cargadas negativamente se orientan una de la otra. Esto forma la red cristalina que llamamos hielo, y es menos densa que el agua. Por eso el hielo flota.

Answer 6

He leído algunas presentaciones brillantes aquí y la mía será una simple adición “matemática”. El agua se expande cuando se enfría entre la temperatura de 4 a cero grados Celsius y se contrae a medida que aumenta la temperatura dentro de este mismo rango. Esto se puede observar correctamente congelando un poco de agua guardada en una bolsa de nailon o en un sobre. Se observa que dicha agua sobresale con un mayor volumen en la congelación debido al mayor espacio que ahora existe entre las moléculas de agua al enfriarse. Se denomina comportamiento anómalo del agua, es decir, un comportamiento extraño que está en desacuerdo con el supuesto físico general de que las sustancias aumentan en volumen una vez que sus moléculas adquieren energía cinética. Mientras tanto, aunque el volumen de agua aumenta, su masa (agregado de sus componentes) no cambia. Ahora, densidad es la relación de masa a volumen, matemáticamente, esto significa que la densidad de la sustancia disminuye con el aumento de volumen en masa constante. Por lo tanto, dado que el agua tiene más volumen en estado sólido (hielo) que en estado líquido, de ahí la mayor densidad en estado líquido.

Answer 7

Cuando el agua se congela, las moléculas de agua forman una estructura cristalina mantenida por enlaces de hidrógeno. El agua sólida, o el hielo , es menos densa que el agua líquida. El hielo es menos denso que el agua porque la orientación de los enlaces de hidrógeno hace que las moléculas se separen más, lo que disminuye la densidad .

Answer 8

En la mayoría de los casos, aumentar la temperatura hace que las moléculas de una sustancia vibren y aumenta el espacio entre ellas, por lo que la forma líquida tiende a ser menos densa que la forma sólida.

Sin embargo, en el caso del hielo cuando se congela, se cristaliza en una red rígida, el efecto de enlace de hidrógeno hace que ocurra lo contrario. En el agua líquida, cada molécula está unida por hidrógeno a aproximadamente otras 3.4 moléculas de agua. En el hielo, cada molécula está unida por hidrógeno a otras 4 moléculas. Esto crea huecos en la estructura y reduce la densidad.

Al aire libre

Answer 9

Cuando el agua se congela, las moléculas de agua forman una estructura cristalina mantenida por enlaces de hidrógeno. El agua sólida, o el hielo, es menos densa que el agua líquida. El hielo es menos denso que el agua porque la orientación de los enlaces de hidrógeno hace que las moléculas se separen más, lo que disminuye la densidad .

Answer 10

El agua contiene moléculas de H2O más compactas que en el hielo.

• En el hielo hay una estructura de relleno hexagonal.

En la figura anterior se puede ver que las moléculas de agua están más compactas que las del hielo.

Su embalaje en hielo conduce a pequeños agujeros entre ellos, lo que aumenta el volumen.

D Entonces, si el agua y el hielo contienen 10 moléculas de H2O , las moléculas en el agua tendrían menos volumen que las del hielo.

Dado que la densidad = masa / volumen

El agua tiene alta densidad.

Answer 11

Porque cuando cambia la fase de líquido a sólido, las moléculas de agua se organizan en una red cristalina que es ordenada e implica más espacio vacío que en la forma líquida, tal como se muestra a continuación

Answer 12

Por supuesto, el hielo tiene una densidad inferior a la del agua, esto se debe a la unión de hidrógeno que se forma cuando el agua se acerca al punto de congelación. Un enlace de hidrógeno es bastante largo en comparación con la separación entre las moléculas de agua en el agua caliente, las moléculas de agua en el hielo se mantienen más separadas por los enlaces de hidrógeno que hacen que los cristales de hielo sean menos densos que el agua.

Answer 13

El agua tiene una peculiar relación temperatura / densidad de v / s. La densidad del hielo es menor que el agua hasta 4 ºC.

El hielo tiene una estructura de celosía particular dispuesta debido a la unión de H entre y el oxígeno.

A medida que la temperatura del agua caliente disminuye, las moléculas de agua disminuyen el movimiento al azar y la densidad aumenta. A 4 ° C, los grupos comienzan a formarse.

Las moléculas aún se están desacelerando y acercándose, pero la formación de grupos hace que las moléculas estén más separadas.

La formación de grupos es el efecto más grande, por lo que la densidad comienza a disminuir.

Así, la densidad del agua es máxima a 4 ° C.

Por lo tanto, debido a la alta longitud de enlace de las moléculas de hidrógeno y oxígeno unidas a H, la densidad del hielo es menor que cuando se encuentra en forma de agua donde los átomos están más compactos debido a las fuerzas de atracción.

Answer 14

Porque en el hielo, la configuración más estable de las moléculas deja agujeros significativos entre ellos.

Cuando un compuesto se convierte en un sólido cristalino como lo hace el agua en el hielo, las moléculas adoptan una estructura muy regular y fija, en la que las moléculas llenan el espacio disponible de manera muy eficiente. Un empaquetamiento eficiente maximiza la energía del contacto entre las moléculas. En contraste, en un líquido las moléculas se mueven al azar una a la otra. En la mayoría de los casos, el movimiento de las moléculas en el líquido requiere que las moléculas hagan un pequeño espacio entre ellas y, por lo tanto, la densidad del líquido es menor que la del sólido. Pero: Los contactos entre las moléculas de agua están dominados por interacciones muy fuertes llamadas enlaces de hidrógeno que no son igualmente fuertes en todas las direcciones. Las moléculas de agua en forma líquida hacen y rompen estos enlaces de hidrógeno con mucha frecuencia y mantienen todas las moléculas muy juntas. Cuando esas moléculas intentan hacer un arreglo regular, intentan hacer los mejores enlaces de hidrógeno posibles que durarán mucho tiempo. Por extraño que parezca, tal disposición deja agujeros entre las moléculas: se forman anillos de seis moléculas de agua que dejan vacíos en su centro. Esto hace que la densidad del hielo sea más baja que el agua en aproximadamente un 10%.

Answer 15

Primero lo primero, densidad = masa / volumen

Para todas las sustancias, la densidad cambia con la temperatura. La masa del material no cambia, pero el volumen o el espacio que ocupa aumenta o disminuye con la temperatura.
La vibración de las moléculas aumenta a medida que la temperatura aumenta y absorben más energía, lo que aumenta el espacio entre las moléculas o el volumen. Dado que la densidad es inversamente proporcional al volumen, generalmente, el aumento de la densidad de temperatura disminuye. Pero en el caso del hielo, los enlaces de hidrógeno mantienen a las moléculas de agua separadas en una estructura de celosía abierta. Cuando el hielo se derrite, los enlaces de hidrógeno rígidos se rompen y las moléculas de agua se acercan, haciéndola más densa que el hielo.

Answer 16

El agua es considerablemente menos densa que su contraparte sólida (hielo) y se considera que esta propiedad inusual se debe a los enlaces de hidrógeno en el agua. En el hielo, los enlaces de hidrógeno mantienen a las moléculas de agua separadas en una estructura de celosía abierta. Cuando el hielo se derrite, los enlaces de hidrógeno rígidos se rompen y las moléculas de agua se acercan, haciéndola más densa que el hielo.

Imagina un montón de piezas de metal (agua), tomas las piezas de metal y las construyes en un bote (hielo)

Cuando se hacen enlaces más fuertes, se vuelve menos denso y flota.

Answer 17

Debido a cómo se forman las moléculas de agua.
Hay muchos tipos de hielo, la mayoría de los cuales no son más livianos que el agua y tienen una variedad de estructuras de cristal, pero solo existen en condiciones exóticas de muy alta presión. El hielo normal que se encuentra en la Tierra tiene una estructura hexagonal muy abierta, lo que le da una densidad relativamente baja.

En el agua líquida, las moléculas no se mantienen en esa estructura, y resulta que pueden terminar empaquetándose más juntas.

Answer 18

En el agua y el hielo hay dos tipos de enlaces, enlaces covalentes dentro de las moléculas de agua y enlaces de hidrógeno entre las moléculas. Los enlaces de hidrógeno son más débiles que los enlaces covalentes.

A medida que el agua se congela, los enlaces de hidrógeno comienzan a tomar una mayor parte en la unión, que ordena las moléculas en una estructura cristalina regular. Esta estructura regular no está tan compacta como la estructura líquida aleatoria, lo que significa que el agua se expande ligeramente, disminuyendo su densidad.

Answer 19

El hielo flota porque es aproximadamente un 9% menos denso que el agua líquida. A medida que el agua se enfría, las moléculas tienen menos energía y se producen enlaces de hidrógeno. Las moléculas forman un cristal ordenado a través de enlaces de hidrógeno que separa las moléculas más lejos que cuando estaban en un líquido. Esto hace que el hielo sea menos denso que el agua, lo que le permite flotar.

Answer 20

El enlace de hidrógeno entre las moléculas de agua. Es más largo que un enlace normal. En el agua los ángulos son óptimos para su formación. El carácter cuántico de la materia está involucrado porque los átomos de hidrógeno son especialmente ligeros. El hidrógeno se deslocaliza, formando una distribución bimodal.