Com base na ligação de hidrogênio, qual a explicação do comportamento anormal da água quando ela se congela. Isto é, por que existe uma expansão do volume quando ela se solidifica?
© O volume aumenta porque o gelo é formado por moléculas de água arranjadas geometricamente em forma de cristais. Quando elas se organizam dessa maneira, deixam mais espaços vazios entre os átomos do que no estado líquido.

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está perguntando. Basicamente, queremos saber por que a água se expande quando congela. Isso tem a ver com as ligações de hidrogênio, que são um tipo de interação entre as moléculas de água. Para resolver isso, vamos precisar entender como as moléculas de água se organizam no estado líquido e no estado sólido (gelo).

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre as ligações de hidrogênio. Essas são forças de atração que ocorrem entre a parte positiva de uma molécula de água (onde está o hidrogênio) e a parte negativa de outra molécula de água (onde está o oxigênio). No estado líquido, as moléculas de água estão sempre se movendo e formando e quebrando essas ligações de hidrogênio, o que permite que elas fiquem mais próximas umas das outras.

Passo 3

Agora, quando a água começa a esfriar e se transformar em gelo, as moléculas perdem energia e começam a se organizar de maneira mais rígida. No estado sólido, as moléculas de água formam uma estrutura cristalina hexagonal. Essa organização cria espaços vazios entre as moléculas, pois cada molécula se liga a quatro outras de forma fixa, mantendo uma distância maior entre elas comparado ao estado líquido.

Passo 4

Essa estrutura cristalina com espaços vazios faz com que o gelo ocupe mais volume do que a água líquida. Ou seja, mesmo tendo o mesmo número de moléculas, o arranjo mais “aberto” no gelo resulta em uma menor densidade. Por isso, o gelo flutua na água!

Resposta

O volume da água aumenta ao congelar porque, devido às ligações de hidrogênio, as moléculas de água se organizam em uma estrutura cristalina que deixa mais espaços vazios entre elas, resultando em uma expansão quando a água se solidifica.

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