Es dan Kepadatan Air

Mengapa es mengapung di atas air, bukannya tenggelam seperti kebanyakan padatan? Ada dua bagian untuk menjawab pertanyaan ini. Pertama, mari kita lihat mengapa sesuatu mengapung. Lalu, mari kita periksa mengapa es mengapung di atas air cair, bukannya tenggelam ke dasar.

Suatu zat mengapung jika kurang padat, atau memiliki massa lebih sedikit per satuan volume, dibandingkan komponen lain dalam campuran. Misalnya, jika Anda melemparkan segenggam batu ke dalam ember berisi air, bebatuan itu adalah padat Dibandingkan dengan air, akan tenggelam. Air, yang kurang padat dari bebatuan, akan mengapung. Pada dasarnya, bebatuan mendorong air keluar dari jalan atau menggusurnya. Agar suatu benda dapat mengapung, ia harus memindahkan berat cairan yang sama dengan beratnya sendiri.

Air mencapai kerapatan maksimum pada 4 ° C (40 ° F). Karena semakin dingin dan membeku menjadi es, itu sebenarnya menjadi kurang padat. Di sisi lain, sebagian besar zat paling padat dalam keadaan padat (beku) daripada dalam keadaan cair. Air berbeda karena ikatan hidrogen.

SEBUAH molekul air terbuat dari satu oksigen atom dan dua atom hidrogen saling bergabung satu sama lain ikatan kovalen. Molekul air juga saling tertarik oleh ikatan kimia yang lebih lemah (ikatan hidrogen) antara hidrogen bermuatan positif atom dan yang dibebankan secara negatif atom oksigen molekul air tetangga. Saat air mendingin hingga di bawah 4 ° C, ikatan hidrogen menyesuaikan untuk memisahkan atom oksigen bermuatan negatif. Ini menghasilkan kisi kristal yang dikenal sebagai es.

Es mengapung karena padat sekitar 9% lebih sedikit daripada air cair. Dengan kata lain, es membutuhkan ruang sekitar 9% lebih banyak daripada air, jadi satu liter es memiliki berat kurang dari satu liter air. Air yang lebih berat menggantikan es yang lebih ringan, sehingga es mengapung ke atas. Salah satu konsekuensi dari ini adalah bahwa danau dan sungai membeku dari atas ke bawah, memungkinkan ikan untuk bertahan hidup bahkan ketika permukaan danau membeku. Jika es tenggelam, air akan dipindahkan ke atas dan terkena suhu yang lebih dingin, memaksa sungai dan danau untuk diisi dengan es dan membeku.

Namun, tidak semua es air mengapung di atas air biasa. Es dibuat menggunakan air berat, yang mengandung deuterium isotop hidrogen, tenggelam di air biasa. Ikatan hidrogen masih terjadi, tetapi itu tidak cukup untuk mengimbangi perbedaan massa antara air normal dan berat. Es air berat tenggelam dalam air yang deras.