Proč led plave na vodě

Kra plovoucí na vodě nebo kostky ledu plovoucí v limonádě nejsou žádným překvapením. V přírodě se ale jedná o celkem atypický jev. Proč tomu ale je, že led plave na vodě?

Led je čirý šesterečný minerál, který je na Zemi i ve vesmíru hojně zastoupen. Lidé ho využívají k různorodým účelům, například k chlazení, sportu nebo umění.^[1]

Historicky je dáno, že voda má při 4 °C hustotu 1 g/cm³. Při snižování nebo zvyšování teploty hustota vody klesá. Když teplota dosáhne při běžném atmosférickém tlaku 0 °C, přechází do pevného stavu. Hustota se sníží přibližně o 8,3 % a objem se zvýší o 9 %. Led pak na vodě plave jednoduše proto, že má nižší hustotu než voda.^[2]

Pro vysvětlení nižší hustoty se však musíme podívat na to, co se děje s vodou na molekulární úrovni. Jednotlivé molekuly vody jsou k sobě vázány slabou vodíkovou vazbou. Vyšší teplota látky znamená, že má látka vyšší kinetickou energii jednotlivých molekul. Ta je v kapalné vodě dostatečně silná na to, aby přerušila vodíkovou vazbu. Jednotlivé molekuly se tedy k sobě neustále váží a následně se odtrhávají. Klesne-li teplota na 0 °C, začne být kinetická energie natolik slabá, že už vodíkovou vazbu nedokáže přerušit a molekuly vody zformují šesterečnou mřížku. Toto prostorové uspořádání způsobí, že jsou jednotlivé molekuly průměrně dále od sebe, než jednotlivé molekuly kapalné vody, což sníží hustotu právě 8,3 krát.^[3]