¿Por qué flota el hielo en el agua?

¿Por qué el hielo flota en el agua? Es uno de los misterios de la vida, ¿verdad? La respuesta no es sencilla, pero esto es lo que sabemos: las moléculas que componen el hielo son más ligeras que las del agua líquida. Entonces, ¿por qué son menos densas? Resulta que hay varios factores en juego:

Las moléculas de agua están muy juntas.

Las moléculas de agua tienen un extremo positivo y otro negativo, por lo que se atraen entre sí. Pero cuando se acercan, la atracción es lo suficientemente fuerte como para separar las moléculas.

Por eso el hielo flota: como su densidad es menor que la del agua líquida, ocupa menos espacio que ésta. Las moléculas del hielo están más juntas que las del agua líquida, lo que les permite empujarse unas a otras hasta que todas flotan más o menos al mismo nivel.

Las moléculas del hielo se extienden.

Las moléculas del hielo están dispersas, lo que hace que la sustancia sea menos densa que el agua líquida. De hecho, si se midiera la densidad de un cubito de hielo y se comparara con la de su homólogo líquido, se comprobaría que el agua es más densa cuando se congela que cuando está a temperatura ambiente.

Esto se debe a que, cuando un sólido se congela, se expande ligeramente a medida que sus moléculas se agrupan en su estructura cristalina. Esta expansión hace que la sustancia sea más ligera que su estado original y, por tanto, menos densa en general, y como el agua sólida flota sobre el agua líquida (que tiene mayor densidad), ¡tenemos hielo flotante!

Por qué el hielo tiene menor densidad que el agua líquida es una cuestión complicada.

Se podría pensar en ello como un acto de equilibrio. La razón por la que el hielo flota sobre el agua tiene que ver con la densidad de cada sustancia y la forma en que interactúan entre sí. Cuando el agua se congela, forma un sólido menos denso que su estado líquido, lo que significa que puede flotar sobre el agua líquida. Al mismo tiempo, el aire atrapado entre los cristales de hielo los hace aún más ligeros, y como la presión atmosférica es más alta a nivel del mar que cerca de tus pies en un vaso de refresco o una botella de cerveza, estos bloques que se derriten también son capaces de balancearse por encima de sus homólogos más pesados sin hundirse en ellos.

La diferencia entre la densidad del hielo y la del agua líquida y el H2O vaporizado es tan escasa que no se notaría mucho si se estuviera flotando en el espacio (donde no hay gravedad), pero aquí en la Tierra estamos acostumbrados a ver cómo los objetos se hunden en los líquidos como el aceite en el vinagre, gracias en gran medida a las fuerzas de flotación que actúan sobre ellos; debido a que su distribución de masas permite que haya menos moléculas por unidad de superficie en comparación con cualquiera de las fases líquidas (agua/hielo), los gases tienden no sólo a elevarse por encima de los sólidos, sino también a fluir hacia el exterior desde el interior de los recipientes más grandes -lo que provoca las burbujas que a veces se ven alrededor de los grifos antes de cerrarlos del todo-, lo que nos lleva a comprender por qué ocurre esto:

El hielo flota en el agua porque el aire atrapado entre las moléculas del agua lo hace menos denso

El hielo flota en el agua porque el aire atrapado entre sus moléculas lo hace menos denso. Las moléculas de agua están muy juntas, lo que significa que hay mucha presión sobre ellas. El hielo tiene menos presión sobre sus moléculas, por lo que se extienden más y se vuelven menos densas.

Esto significa que puedes disfrutar de tu bebida en un vaso helado sin preocuparte de que se derrame sobre la mesa o la alfombra.

Conclusión

La verdadera respuesta a por qué el hielo flota en el agua es un poco más complicada que decir que es menos denso. La respuesta tiene que ver con el hecho de que el hielo tiene aire atrapado entre sus moléculas, lo que lo hace menos denso que el agua líquida. Esto también significa que si añades sal o azúcar a tus cubitos de hielo antes de congelarlos, ¡flotarán!