EXPERIMENTA CON LA QUÍMICA
ESTADO SÓLIDO
Imagen de tres cubitos de hielo.
Imagen de Estados del agua.
A primera vista el hielo puede parecer un material simple, pero hay curiosidades y detalles que debemos conocer.
El hielo es agua congelada, es decir, H2O en estado sólido. Se cree que el agua se congela a los 0ºC, pero esto no es cierto. Hace unos años en la universidad de Utah de EEUU se demostró que el agua alcanza el punto de congelación a los 12,77ºC bajo cero. A esta temperatura el agua se convierte en hielo sí o sí, cambiando su estructura molecular y su estado físico por completo.
El problema es que a partir de los 0ºC, el agua empieza a convertirse en “hielo intermedio”. El hielo intermedio es una mezcla entre agua y hielo y algunos lo denominan “precongelación”, pero como no alcanza el estado sólido y la estructura cristalina del hielo hasta los 13ºC aproximadamente, no es cierto científicamente que el agua se congele a los 0ºC.
Imagen de la Universidad de Utah de EEUU.
Imagen cogida de su página principal.
La estructura del hielo es cristalina; los átomos y moléculas se organizan de una forma y con patrones de repetición en las tres dimensiones. La estructura interna del hielo va variando en función de la temperatura y presión a la que esté, pero como las variaciones son bastante pequeñas, vamos a generalizar.
Cada molécula de agua se une a otras cuatro moléculas de agua mediante puentes de hidrógeno. Tridimensionalmente esto resulta en una estructura hexagonal en la que en cada lado del hexágono hay un H unido a dos O mediante un enlace covalente, y un enlace de hidrógeno (o puente de hidrógeno) con la siguiente molécula.
Imagen de la estructura molecular del hielo.
Imagen de Quimistorias.
El enlace covalente que se forma en una molécula de H2O es simple y bastante resistente (obviamente se mantiene en todos sus estados físicos), sin embargo los puente de hidrógeno son bastante débiles ya que se basan principalmente en las atracciones que surgen entre las densidades de cargas. Al ser bastante débiles, el hielo tiene una temperatura de fusión bastante baja (en este caso sí es aproximadamente 0ºC ya que el hielo debe derretirse totalmente). teniendo en cuenta que la presión requerida es la normal: 1atm.
Imagen de la estructura molecular del agua en estado sólido.
Imagen cogida de Química Orgánica.