Como pode ser explicado o fato de a água em estado sólido apresentar menos densidade do que a água em estado líquido?

A água tem características especiais que permitem a vida no planeta, entre elas, sua grande capacidade de dissolver substâncias, além de conter nutrientes orgânicos e inorgânicos, é encontrada em maior quantidade na forma líquida, aspectos essenciais aos seres vivos.
Se comparada com o ar, ela possui valores maiores de densidade, resistência à passagem da luz e calor específico.

A Estrutura da Molécula da Água

A fórmula da água, H2O, indica que é composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Esses átomos compartilham de forma desigual os elétrons, criando uma polaridade (cargas positivas e negativa).

Em outras palavras, a molécula da água é polar e por isso as moléculas ligam-se através de pontes de hidrogênio, que são bem fortes.

A água na natureza pode ser encontrada no estado sólido nas geleiras de regiões muito frias, no estado de vapor formando a atmosfera e as nuvens, ou como líquido nos rios, mares e outros corpos aquáticos.

A forma mais abundante na natureza, nas condições normais de temperatura e pressão, é a líquida graças à sua estrutura química, além do fato de ter um alto ponto de ebulição (só ferve aos 100°).

Essas características da molécula da água influenciam várias propriedades químicas e físicas da água, como a tensão superficial, o calor específico, a solubilidade, entre outras, explicadas a seguir.

Propriedades Físico-Químicas da Água

Solubilidade

A água é um excelente solvente porque é capaz de dissolver enorme quantidade de substâncias. As substâncias que se dissolvem são chamadas solutos e ao ser misturada com o solvente forma uma solução. Essa propriedade é muito importante para os seres vivos porque absorvem nutrientes (como o cálcio, o magnésio, etc) dissolvidos na água que bebem.

Exemplo: quando o sal é adicionado na água e misturado forma uma solução.

Tensão Superficial

A tensão superficial é uma propriedade física que resulta da força de atração entre as moléculas internas e da superfície.

Nas moléculas internas, como as forças são em todas as direções elas se anulam, já na superfície as forças de coesão puxam para os lados e para baixo, desse modo, fazem com que a superfície fique como uma película elástica.

Exemplo: um inseto consegue caminhar sobre a água por causa da tensão superficial. Muitos organismos marinhos vivem nessa região da película como os protozoários, as bactérias, os copépodos, entre outros.

Densidade

A densidade é uma medida da concentração da massa em certo volume, ou seja, determina o quanto a substância é compacta.

A densidade da água varia e diminui em temperaturas menores. Isso explica porque o gelo flutua na superfície da água.

Exemplo: a superfície dos lagos congela devido a essa diferença de densidade em relação ao interior do lago.

Calor Específico

O calor específico ou capacidade térmica da água é a quantidade de calor que é preciso para elevar em 1°C a temperatura de 1g de uma substância.

A água tem um elevado calor específico, o que significa dizer, que ele consegue aumentar ou diminuir bastante sua temperatura sem mudar de estado físico, mas por outro lado isso demora mais a acontecer, se comparado com outras substâncias.

Exemplo: como a água ocupa cerca de 70% da superfície terrestre, essa propriedade ajuda a controlar o aquecimento do planeta. Os oceanos guardam o calor no tempo quente que é liberado no tempo frio.

Calor Latente

Representa a quantidade de calor necessária para que a substância mude de estado físico. O calor latente de vaporização e de fusão da água são muito elevados de modo que evita que ela congele ou evapore muito rapidamente.

Exemplo: o elevado calor latente de fusão da água não permite que ela congele rapidamente, evitando assim que os organismos de ambientes frios congelem.

Saiba mais:

• Estados Físicos da Água
• Propriedades Gerais da Matéria
• Ciclo da Água
• Calorimetria
• Água Potável

Consumo Humano: Água Potável

As propriedades da água destinada ao consumo humano devem seguir os padrões de qualidade para ser uma água potável, esses parâmetros são chamados de potabilidade.

Desse modo, são definidas as quantidades limites de certas substâncias que são prejudiciais à saúde, tais como mercúrio, chumbo, cádmio, bem como agrotóxicos, desinfetantes dentre outros.

Também está determinado o limite de microrganismos, os coliformes fecais, e as características organolépticas, como a turbidez (o quanto a água está turva), a intensidade de odor e gosto.

O Ministério da Saúde publicou a portaria Nº 2914, de dezembro de 2011, que "Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade."

Essa portaria define a água potável como aquela "destinada à ingestão, preparação e produção de alimentos e à higiene pessoal, independentemente da sua origem". Esses padrões se aplicam apenas à água proveniente do abastecimento de água e não às águas minerais.

Veja também:

• Exercícios sobre a água
• Exercícios sobre propriedades da matéria

Por que a água sólida tem densidade menor que a água líquida?

Por que a densidade da água no estado líquido é maior que a do gelo?

Como você explica a mudança de densidade da água no estado sólido e líquido que permite que o iceberg flutue?

Por que a água em seu estado sólido não afunda em sua forma líquida ou seja por que o gelo boia na água o que explica esse comportamento?