Água aumenta de volume ao solidificar-se

Professor Pardal*
Especial para a Folha de S.Paulo

Quando esquecemos uma garrafa de vidro cheia de água, de cerveja ou de refrigerante no congelador, durante o processo de solidificação do líquido, essa garrafa pode explodir? Sim. É muito comum isso acontecer, principalmente quando precisamos resfriar rapidamente um desses líquidos, em festas de aniversários, casamentos.

Estranho o que acontece durante esse fenômeno, pois a maioria das substâncias diminui de volume ao se solidificar. Pois é, com a água o processo fica invertido: ela aumenta seu volume ao se solidificar, o que pode ocasionar a explosão de uma garrafa de cerveja colocada num congelador.

O processo inverso, de fusão, também obedece a uma anomalia para a água. Durante o "derretimento" de uma pedrinha de gelo, o volume diminui.

Tudo isso ocorre devido à polarização elétrica criada nas moléculas de água.

Como a molécula de água é composta de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, as forças exercidas pelo oxigênio sobre os elétrons são maiores que as forças exercidas pelos hidrogênios.

Com a ajuda da química, percebemos que isso forma pontes de hidrogênio. No estado sólido, as moléculas ficam dispostas de maneira que haja grandes espaços vazios na formação do retículo cristalino, o gelo.

Se a água ganhar calor suficiente para entrar em fusão, passando do estado sólido para o líquido, num intervalo de temperatura de zero a quatro graus centígrados, haverá diminuição no volume do líquido, devido à ruptura dos cristais nas pontes de hidrogênio, o que provocará uma ocupação dos espaços vazios entre as moléculas.

Devido à alta agitação molecular, a partir de quatro graus centígrados, a dilatação da água passa a acontecer de maneira análoga à das outras substâncias encontradas na natureza. Como você deve se lembrar, durante a fusão da água, a temperatura permanece constante em 0°C.

Dessa vez, gostaria de me despedir com um desafio: explique por que, quando colocamos um cubinho de gelo a 0°C num copo com água,também a 0°C, o gelo flutua. Direcione seu raciocínio para a relação matemática entre massa e volume, que determina a densidade volumétrica de um corpo. Boa sorte!

Até a próxima, moçada, e bons estudos!