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Densità del ghiaccio

Quanto vale la densità del ghiaccio?

Volete sapere quanto vale la densità del ghiaccio?

Ve lo diciamo subito.

Alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1 atm, la densità del ghiaccio è pari a 916,8 kg/m3.

kg/m3 è l'unità di misura della densità.

Ciò significa che, alla temperatura di 0°C, 1 m3 di ghiaccio ha una massa di 916,8 kg.

Essendo la densità del ghiaccio (916,8 kg/m3) inferiore alla densità dell'acqua (999,8 kg/m3), si ha che il ghiaccio galleggia sull'acqua.

Questo fenomeno, seppur deleterio per le tubazioni dell'acqua nei mesi invernali (il ghiaccio aumenta di volume e rompe le tubature), è fondamentale per la continuazione della vita negli ambienti acquatici: lo strato di ghiaccio che si forma sulle superfici di laghi, stagni, etc... non va ad accumularsi sul fondo, bensì galleggia (proprio perchè di densità inferiore a quella del liquido) isolando termicamente l'acqua liquida sottostante e proteggendo gli organismi acquatici che vi si trovano.

La densità del ghiaccio in kg/dm3 e g/cm3

Volendo esprimere la densità del ghiaccio in kg/dm3 o in g/cm3, si ha che:

916,8 kg/m3 = 916,8 kg / (1000 dm3) = 0,9168 kg / dm3

0,9168 kg / dm3 = 0,9168 · (1000 g) / (1000 cm3) = 0,9168 g/cm3

Comportamento anomalo della densità del ghiaccio

Passando dallo stato solido (d = 0,9168 g/cm3) allo stato liquido (d = 0,9998 g/cm3) la densità dell'acqua aumenta.

Solidi che fondendo aumentano di densità sono assai rari e pertanto l'acqua ha un comportamento anomalo.

Il motivo di tale anomalia è da ricercarsi nella formazione dei legami a idrogeno. Ciascuna molecola di H2O allo stato solido può formare infatti 4 legami a idrogeno con altre 4 molecole H2O dando vita ad una struttura tetraedrica, che è una struttura aperta.

I legami a idrogeno sono legami chimici direzionali e per loro stessa natura tendono ad allontanare le molecole di acqua.

Nella fusione del ghiaccio una elevata percentuale di legami idrogeno vengono rotti (circa il 20-30%).

Nella rottura dei legami a idrogeno, le molecole di H2O possono impacchettarsi in modo più compatto, e di conseguenza si ha una diminuzione di volume e quindi un aumento di densità (si ricordi che d = m / V).

Riassumendo

l legame a idrogeno spiega il motivo per cui la densità del ghiaccio è inferiore a quella dell'acqua.

Infatti quando l'acqua congela le molecole sono costrette a distanziarsi per formare la struttura esagonale ordinata tipica del ghiaccio meno densa della struttura disordinata tipica dell'acqua allo stato liquido:

legame idrogeno ghiaccio

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