A água é um líquido misterioso. Isso se deve ao fato de que a maioria de suas propriedades são anômalas, ou seja, diferente de outros líquidos. A razão está em sua estrutura especial, que se deve às ligações de hidrogênio entre as moléculas que mudam com a temperatura e a pressão. O gelo também tem essas propriedades únicas. Vale dizer que a densidade pode ser determinada usando a fórmula ρ=m/V. Assim, este critério pode ser estabelecido através do estudo da massa da substância do meio por unidade de volume.
Vejamos algumas propriedades do gelo e da água. Por exemplo, anomalia de densidade. Após o derretimento, a densidade do gelo aumenta, passando por uma marca crítica de 4 graus, e somente depois disso começa a diminuir com o aumento da temperatura. No entanto, em líquidos comuns, sempre diminui no processo de resfriamento. Este fato encontra uma explicação completamente científica. Quanto maior a temperatura, mais rápidas as moléculas. Isso leva a separá-los e, consequentemente, a substância fica mais solta. O enigma da água também está no fato de que, apesar do aumentovelocidade das moléculas com o aumento da temperatura,
sua densidade diminui apenas em altas temperaturas.
O segundo enigma está nas perguntas: "Por que o gelo pode flutuar na superfície da água?", "Por que ele não congela no fundo dos rios?" O fato é que a densidade do gelo é menor que a da água. E no processo de fusão de qualquer outro líquido, sua densidade acaba sendo menor que a de um cristal. Isso se deve ao fato de que neste último as moléculas têm uma certa periodicidade e estão dispostas regularmente. Isso é típico para cristais de qualquer substância. No entanto, além disso, suas moléculas são “embaladas” de forma bastante densa. No processo de fusão do cristal, a regularidade desaparece, o que só é possível com uma ligação menos densa de moléculas. Assim, a densidade da substância diminui no processo de fusão. Mas esse critério muda bastante, por exemplo, ao derreter metais, diminui em média apenas 3%.
No entanto, a densidade do gelo é dez por cento menor que a densidade da água. Portanto, podemos dizer que esse s alto é anômalo não apenas em seu signo, mas também em sua magnitude.
Esses quebra-cabeças são explicados pelas peculiaridades da estrutura do gelo. É uma grade de ligações de hidrogênio, onde há quatro delas em cada nó. Portanto, a grade é chamada quádrupla. Todos os ângulos são iguais a qT, por isso é chamado tetraédrico. Além disso, consiste em anéis de seis membros de forma curva.
Uma característica da estrutura da água sólida é quemoléculas empacotadas frouxamente nele. Se eles estivessem em estreita relação, então a densidade do gelo seria 2,0 g/cm3, enquanto na realidade é 0,92 g/cm3. A partir disso, deve-se concluir que a presença de grandes volumes espaciais deve levar ao aparecimento de instabilidade. Na verdade, a rede não se torna menos forte, mas pode ser reconstruída. O gelo é um material tão forte que até os ancestrais dos esquimós modernos aprenderam a construir suas cabanas com ele. Até hoje, os habitantes do Ártico usam concreto de gelo como material de construção. Assim, com o aumento da pressão, a estrutura do gelo muda. É esta estabilidade que constitui a principal propriedade das ligações de hidrogênio das redes entre as moléculas de H2O. Assim, cada molécula de água retém quatro ligações de hidrogênio no estado líquido, mas ao mesmo tempo os ângulos se tornam diferentes de qT, o que leva ao fato de que a densidade do gelo é menor que a da água.
