Es un hecho cotidiano, observado por todos, que el hielo flota en el agua y, si te acuerdas de las clases de física y química de la secundaria, sabrás que es debido a que el agua sólida tiene menos densidad que el agua líquida. Si haces algo más de memoria, seguro que recuerdas que te explicaron la importancia que tiene esta excepción. Normalmente, los sólidos se hunden en sus propios líquidos. Es lógico, ya que en los sólidos las partículas están más juntitas que en un líquido, por lo que una misma masa ocupará menos volumen en estado sólido, es decir, tendrá mayor densidad. En verdad, el agua líquida cuando se enfría se contrae, como sucede en todos los cuerpos, pero al alcanzar los 4ºC cesa la contracción y su estructura se dilata hasta transformarse en hielo en el punto de congelación.

Imagen 1. Densidad del agua en función de la temperatura.

El agua no es la única excepción, también el galio, ácido acético, antimonio y el silicio tienen esta característica.

Que el hielo flote en el agua ocurre por una cosa muy sencilla: el agua al cristalizar ocupa más espacio que el agua líquida. El hielo más común cristaliza en forma hexagonal (aunque no en hexágonos perfectos: ver cristales de hielo) dejando muchos huecos entre las moléculas de agua y, por tanto, ocupando mayor volumen que el agua líquida.

Imagen 2. Estructura hexagonal del hielo.

Cuando a nivel cotidiano hablamos de hielo hablamos de este tipo de hielo, el hielo tipo Ih. Pero existen hasta 16 tipos diferentes de hielo (ver en wikipedia) cuyas formas de cristalizar proporcionan al hielo características diferentes a las habituales. Incluso, uno de los más extraños, el hielo X, funde a más de 2000 ºC. Esto se puede hacer sometiendo el hielo a altas presiones.

Si nos centramos en la cuestión que planteo en este post, recordamos que la densidad del agua es de 1000 Kg/m³, y nos fijamos en las densidades de algunos tipos de hielo, observaremos que muchos de ellos se hunden en agua (en esta lista faltas 3 tipos e hielo).

Hielo Ih (Todo el hielo que se forma en la biosfera terrestre es hielo del tipo Ih, a excepción de una pequeña cantidad de hielo Ic. Los cristales de hielo tienen forma hexagonal).

Hielo Ic (baja temperatura, cúbica centrada en las caras, densidad aproximadamente 900 kg/m³).

Hielo II (baja temperatura, ortorrómbica centrado, densidad aproximadamente 1.200 kg/m³).

Hielo III ó Iii (baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1.100 kg/m³).

Hielo V (alta presión, baja temperatura, monoclínica de base centrada, densidad aproximadamente 1.200 kg/m³).

Hielo VI (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1.300 kg/m³).

Hielo VII (alta temperatura, alta presión, cúbico sencilla, densidad aproximadamente 1.700 kg/m³).

Hielo VIII (alta presión, tetragonal centrada, densidad aproximadamente 1.600 kg/m³).

Hielo IX (alta presión, tetragonal, densidad aproximadamente 1.200 kg/m³).

Hielo XII (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1.300 kg/m³).

Pues hasta aquí esta apuesta de bar, muy apropiada para el verano ya que el hielo frecuenta las bebidas (alcohólicas o no). Como he leído por la red en tono de humor: cuántos tipos cubatas nos quedan por beber :).

Fuentes imágenes:

Imagen 1:  http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/agua.htm

Imagen 2: http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/5481403/Agua—El-post-que-se-merece.html