Hvorfor flyder is oven på vandet i stedet for at synke som de fleste faste stoffer? Der er to dele til svaret på dette spørgsmål. Lad os først se på, hvorfor noget flyder. Lad os derefter undersøge, hvorfor is flyder oven på flydende vand i stedet for at synke ned til bunden.
Hvorfor is flyder
Et stof flyder, hvis det er mindre tæt eller har mindre masse pr. Enhedsvolumen end andre komponenter i en blanding. For eksempel, hvis du kaster en håndfuld klipper i en spand vand, er klipperne tæt sammenlignet med vandet, vil synke. Vandet, som er mindre tæt end klipperne, flyder. Grundlæggende skubber klipperne vandet ud af vejen eller fortrænger det. For at et objekt skal kunne flyde, skal det fortrænge en vægt væske lig med sin egen vægt.
Vand når sin maksimale densitet ved 4 ° C (40 ° F). Når det afkøles yderligere og fryser til is, bliver det faktisk mindre tæt. På den anden side er de fleste stoffer mest tæt i deres faste (frosne) tilstand end i deres flydende tilstand. Vand er anderledes på grund af hydrogenbinding.
EN vandmolekyle er lavet af et ilt atom og to hydrogenatomer var stærkt forbundet med hinanden med kovalente bindinger. Vandmolekyler tiltrækkes også af hinanden af svagere kemiske bindinger (brintbindinger) mellem det positivt ladede brint atomer og det negativt ladede iltatomer af tilstødende vandmolekyler. Når vandet afkøles til under 4 ° C, justeres brintbindingerne for at holde de negativt ladede oxygenatomer fra hinanden. Dette producerer et krystalgitter, der almindeligvis kaldes is.
Is flyder, fordi det er omkring 9% mindre tæt end flydende vand. Med andre ord optager is ca. 9% mere plads end vand, så en liter is vejer mindre end liter vand. Det tungere vand fortrænger den lettere is, så is flyder til toppen. En konsekvens af dette er, at søer og floder fryser fra top til bund, hvilket tillader fisk at overleve, selv når overfladen på en sø er frosset ned. Hvis is sank, ville vandet blive forskudt til toppen og udsat for koldere temperatur, hvilket tvinger floder og søer til at fylde med is og fryse fast stof.
Tunge vandisvask
Imidlertid flyder ikke al vandis på almindeligt vand. Is fremstillet ved hjælp af tungt vand, der indeholder deuterium med hydrogenisotop, dræn i almindeligt vand. Hydrogenbinding forekommer stadig, men det er ikke nok til at opveje masseforskellen mellem normalt og tungt vand. Is med tungt vand synker i tungt vand.