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En hiver, quand les rivières sont gelées, des morceaux de glace flottent à la surface. Les icebergs eux-mêmes, à la stature impressionnante, glissent sur les mers froides. À première vue, ce phénomène, qui peut passer pour une anomalie, trouve son explication dans la structure de la glace.
Un comportement particulier
En principe, les corps solides voient leurs molécules s’agencer de telle sorte qu’ils tiennent moins de place que l’élément liquide. Cette particularité explique aussi qu’ils soient plus lourds. Jeté dans l’eau, un tel corps va couler.
Mais ce n’est pas le cas de la glace. Loin de s’enfoncer, elle flotte à la surface de l’eau. Ce comportement s’explique par la structure de la glace.
Quand elle gèle, les molécules de l’eau s’écartent les unes des autres. Le gel entraîne donc la dilatation de l’eau, et ce dans toutes les directions. Un certain volume de glace tient donc plus de place que le volume d’eau équivalent.
Il sera donc aussi moins lourd. En effet, comme, en cas de gel, les molécules s’écartent, elles sont moins nombreuses que dans l’eau liquide, où leur structure est plus resserrée. Un volume de glace, composé de moins de molécules, sera donc moins dense qu’un volume d’eau équivalent.
C’est ce phénomène de dilatation qui explique l’éclatement des canalisations soumises au gel. La masse volumique de l’eau est donc plus importante que celle de la glace. Cette anomalie ne concerne pas seulement l’eau, mais aussi certains métaux, comme le gallium ou le germanium.
Une structure moléculaire singulière
L’espacement des molécules d’eau, en cas de gel, s’explique par la composition d’une molécule d’eau.
Elle est composée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. Les charges différentes de ces atomes suscitent des liaisons spécifiques entre les molécules d’eau.
Ces liaisons retiennent les molécules et, dans le cas de la glace, leur donnent une forme caractéristique. En effet, elles se combinent en hexagones, qui forment un réseau plus aéré, qui s’étend et prend donc plus de place.
Le même type de liaison concerne les molécules de l’eau liquide. Mais elles sont moins stables, donnant aux molécules une structure plus condensée.
