Proč led plave na hladině vody, spíše než klesá jako většina pevných látek? Odpověď na tuto otázku má dvě části. Nejprve se podívejme, proč se něco vznáší. Pak se podívejme, proč se led vznáší na kapalné vodě místo toho, aby klesal na dno.
Proč ledové plave
Látka pluje, pokud je méně hustá nebo má menší hmotnost na jednotku objemu, než jiné složky ve směsi. Například pokud hodíte hrst kamenů do kbelíku s vodou, kameny, které jsou hustý ve srovnání s vodou klesne. Voda, která je méně hustá než skály, se bude vznášet. V zásadě skály vytlačují vodu z cesty nebo ji vytlačují. Aby mohl předmět plavat, musí přemístit hmotnost tekutiny rovnající se jeho vlastní hmotnosti.
Voda dosahuje maximální hustoty při 4 ° C (40 ° F). Jak se dále ochlazuje a zmrzne na led, stává se ve skutečnosti méně hustým. Na druhou stranu je většina látek v jejich pevném (zmrazeném) stavu nejhustší než v kapalném stavu. Voda je jiná kvůli vodíkové vazby.
A molekula vody je vyroben z jednoho kyslíku atom a dva atomy vodíku spolu silně spojené
kovalentní vazby. Molekuly vody jsou také přitahovány k sobě slabšími chemickými vazbami (Vodíkové vazby) mezi pozitivně nabitým vodíkem atomy a negativně nabitá atomy kyslíku sousedních molekul vody. Když se voda ochladí pod 4 ° C, vodíkové vazby se upraví tak, aby udržovaly záporně nabité atomy kyslíku od sebe. Tím se vytvoří krystalová mříž běžně známá jako led.Ledové plave, protože je asi o 9% méně husté než tekutá voda. Jinými slovy, led zabírá asi o 9% více místa než voda, takže litr ledu váží méně než litr vody. Těžší voda vytlačuje lehčí led, takže led plave na vrchol. Jedním z důsledků je to, že jezera a řeky zamrzají shora dolů, což umožňuje rybám přežít, i když se povrch jezera zamrzl. Pokud by led klesl, voda by byla přemístěna na vrchol a vystavena nižší teplotě, což by nutilo řeky a jezera, aby se naplnily ledem a zamrzly pevnou látkou.
Silné ledové dřezy
Ne všechna voda se však vznáší na normální vodě. Led vyrobený pomocí těžké vody, která obsahuje deuterium izotop vodíku, klesá v pravidelné vodě. K vodíkové vazbě stále dochází, ale nestačí vyrovnat rozdíl hmotnosti mezi normální a těžkou vodou. Těžký vodní led klesá v těžké vodě.