Zakaj led lebdi nad vodo, namesto da se potopi kot večina trdnih snovi? Odgovor na to vprašanje ima dva dela. Najprej si oglejmo, zakaj karkoli plava. Nato preučimo, zakaj led lebdi nad tekočo vodo, namesto da bi potonil na dno.
Zakaj led plava
Snov plava, če je manj gosta ali ima manjšo maso na enoto prostornine kot druge sestavine v mešanici. Če na primer vržete peščico kamenja v vedro vode, skale, ki so gosta v primerjavi z vodo bo potonil. Voda, ki je manj gosta od skale, bo plavala. V bistvu skale potisnejo vodo s poti ali jo izpodrinejo. Da bi predmet lahko lebdel, mora izpodriniti težo tekočine, ki je enaka lastni teži.
Voda doseže največjo gostoto pri 4 ° C (40 ° F). Ko se dodatno ohladi in zmrzne v led, dejansko postane manj gosta. Po drugi strani je večina snovi v trdnem (zamrznjenem) stanju najbolj gosta kot v tekočem stanju. Voda je drugačna zaradi vezava vodika.
A molekula vode je narejen iz enega kisika atom in dva vodikova atoma sta se med seboj močno povezala kovalentne vezi
. Tudi molekule vode privlačijo drug drugega s šibkejšimi kemičnimi vezmi (vodikove vezi) med pozitivno nabitim vodikom atomi in negativno nabit kisikovi atomi sosednjih molekul vode. Ko se voda ohladi na pod 4 ° C, se vodikove vezi prilagodijo tako, da ločijo negativno nabite kisikove atome. Tako nastane kristalna rešetka, splošno znana kot led.Led plava, ker je približno 9% manj gost od tekoče vode. Z drugimi besedami, led zavzame približno 9% več prostora kot voda, zato liter ledu tehta manj kot liter vode. Težja voda izpodriva lažji led, zato led plava na vrh. Posledica tega je, da jezera in reke zamrznejo od vrha do dna, kar omogoča preživetju rib tudi, ko se je površina jezera zmrznila. Če bi led potonil, bi se voda izpodrinela na vrh in bi bila izpostavljena hladnejši temperaturi, zaradi česar bi se reke in jezera napolnila z ledom in zmrznila trdno.
Potopi z težkim vodnim ledom
Vendar pa ves vodni led ne plava na običajni vodi. Led, narejen s težko vodo, ki vsebuje vodikov izotop devterij, ponori v redni vodi. Vezava vodika se še vedno pojavlja, vendar ni dovolj, da bi nadomestili masno razliko med normalno in težko vodo. Težki vodni led se potopi v težko vodo.