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Por que a água se expande ao congelar?

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Por Redação Mundo Estranho
18 abr 2011, 18h55 • Atualizado em 22 fev 2024, 11h00

Por causa da geometria de suas moléculas. Quando a água está na forma líquida, elas ficam bem juntinhas umas das outras. Já no estado sólido, como gelo, acabam se separando. Isso acontece porque o gelo é formado por moléculas de água arranjadas geometricamente em forma de cristais. Quando elas se organizam dessa maneira, deixam mais espaços vazios entre os átomos do que no estado líquido, como mostram as ilustrações à esquerda. Assim, o gelo fica menos denso que a água, ao mesmo tempo que ocupa mais espaço que ela. Para se ter uma idéia, 1 000 quilos de água enchem um metro cúbico; com gelo, bastam 917 quilos. O surpreendente é que isso contraria a natureza, pois, em geral, os sólidos ocupam menos espaço que os líquidos.

Mas isso não significa que, quanto mais quente, mais densa fica a água. Sua densidade máxima ocorre, na realidade, aos 4 ºC. Nessa temperatura, os cristais já estão todos quebrados e as moléculas mais unidas do que nunca. “Acima de 4 ºC, o comportamento da água passa a ser o usual: quanto maior a temperatura, maior a agitação das moléculas. Aí, então, elas perdem densidade e ocupam cada vez mais espaço”, diz o químico Jorge Masini, da USP.

Os átomos de oxigênio (em vermelho) e de hidrogênio (em cinza) que formam a água se arranjam em um formato piramidal quando estão na forma de gelo. Com isso, o espaço entre eles é bem maior no estado sólido (à esquerda), do que no líquido (à direita)