Γιατί ο πάγος έπιπλέει;

Όλοι ξέρουμε ότι τα παγάκια επιπλέουν στο νερό. Δεν αναρωτηθήκαμε όμως όλοι γιατί συμβαίνει αυτό!!!  Φυσιολογικά η στερεή κατάσταση μιας ουσίας θα έπρεπε να είναι πιο πυκνή (μεγαλύτερης πυκνότητας) από την υγρή της κατάσταση αφού τα δομικά συστατικά της ουσίας στη στερεή κατάσταση κινούνται λιγότερο έντονα και έτσι φυσιολογικά βρίσκονται πιο κοντά μεταξύ τους. Όμως το νερό έχει μια ιδιαιτερότητα. Τα μόριά του μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου. Μάλιστα κάθε μόριο μπορεί να σχηματίσει δύο δεσμούς υδρογόνου που το συνδέουν με άλλα μόρια. Αυτή η σύνδεση είναι ευκολότερη όσο τα μόρια κινούνται πιο αργά δηλαδή σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Έτσι από την θερμοκρασία των τεσσάρων βαθμών και κάτω οι δεσμοί αυτοί πολλαπλασιάζονται και εμποδίζουν τα μόρια του νερού να έρθουν πλησιέστερα δημιουργώντας κενά ανάμεσά τους με αποτέλεσμα καθώς η θερμοκρασία κατεβαίνει από τους 4 στους 0 ο όγκος του νερού να αυξάνεται αντί να μειώνεται.

Έτσι ο πάγος στους 0 βαθμούς Κελσίου έχει μεγαλύτερο  όγκο από το νερό στους 4 βαθμούς Κελσίου, άρα μικρότερη πυκνότητα γι αυτό επιπλέει.
Ευτυχής σύμπτωση (??) βέβαια αφού αν αυτό δεν συνέβαινε πιθανόν η ζωή δεν θα είχε την ευκαιρία να αναπτυχθεί στην Γη αφού σύμφωνα με την επικρατούσα θεωρία ξεκίνησε στο υγρό στοιχείο και ο πάγος που επιπλέει εμποδίζει την ολοκληρωτική πήξη του νερού στις λίμνες και στις θάλασσες.
Από την άλλη υπάρχουν και άλλες ουσίες που έχουν αυτή την ιδιότητα (δηλαδή η στερεή μορφή τους να έχει μικρότερη πυκνότητα από την υγρή μορφή τους). Από στοιχεία είναι το Αρσενικό, το Γάλλιο, το Βισμούθιο, το Πυρίτιο και το Γερμάνιο...Αλλά και αρκετά άλατα έχουν κρυσταλλικές μορφές με μικρότερη πυκνότητα από την υγρή μορφή τους. Το θέμα είναι ότι όλα αυτά είναι στερεά και λιώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες (με εξαίρεση το Γάλλιο που λιώνει στους 30 βαθμούς Κελσίου).
Το παρακάτω βίντεο παρουσιάζει με πολύ σαφή τρόπο την ιδιότητα αυτή του νερού. (Ενεργοποιείστε  Ελληνικούς υπότιτλους)