Se você já se perguntou por que o gelo flutua, a resposta está na densidade: o gelo é menos denso que a água líquida. Quando a água congela, suas moléculas se organizam em uma estrutura cristalina que ocupa mais espaço do que no estado líquido. Na prática, um litro de gelo pesa cerca de 917 gramas, enquanto um litro de água líquida pesa 1 quilo. Menos denso, o gelo fica em cima.
Essa é uma exceção curiosa. Na maioria das substâncias, o sólido é mais denso que o líquido, por isso uma pedra de parafina afunda na parafina derretida. A água é diferente por causa das ligações de hidrogênio, as forças que mantêm as moléculas unidas.
Uma exceção entre os sólidos
Quando a água está líquida, as moléculas se movem e se aproximam bastante umas das outras. Ao congelar, elas se organizam em uma rede hexagonal, cada molécula de água se liga a quatro vizinhas por ligações de hidrogênio. Essa organização deixa espaços vazios entre as moléculas, e o volume aumenta cerca de 9% na transição do líquido para o sólido.
É por isso que uma garrafa cheia de água estoura no congelador. A água não encolhe ao virar gelo: ela se expande. E é também por isso que o gelo boia.
Por que isso importa para a vida nos lagos
Essa propriedade tem uma consequência enorme para ecossistemas de água doce. A água atinge sua densidade máxima a 4°C, ou seja, é nessa temperatura que ela é mais pesada. Em um lago no inverno, a água a 4°C fica no fundo, enquanto a água mais fria sobe para a superfície e congela primeiro.
A camada de gelo se forma em cima, e a água líquida permanece embaixo. Se o gelo afundasse, os lagos congelariam de baixo para cima, e peixes e outras formas de vida aquática não sobreviveriam ao inverno em muitas regiões. A flutuação do gelo é, portanto, uma das razões pelas quais a vida aquática persiste em climas frios.
O que a água tem de especial
A água é uma molécula polar: o oxigênio atrai os elétrons com mais força que o hidrogênio, criando uma carga parcial negativa de um lado e positiva do outro. Essa polaridade faz com que as moléculas se atraiam e formem as ligações de hidrogênio — que são relativamente fortes e organizam a estrutura do gelo. É essa organização que deixa os espaços vazios entre as moléculas e faz o volume aumentar.
Essa mesma característica explica outras propriedades da água, como a alta tensão superficial e o alto calor específico. Mas a flutuação do gelo é, talvez, a mais visível no dia a dia, e a mais importante para quem depende de um lago.
Da próxima vez que você colocar um cubo de gelo no copo, repare: ele não está apenas gelado. Está flutuando porque a natureza abriu uma exceção, e essa exceção mantém lagos vivos durante o inverno.
