Química

O gelo flutua por ser cerca de 9% menos denso que a água, e isso impede os lagos de congelar de baixo para cima

Publicado em 04/10/2026 · Última alteração em 06/10/2026

Quando a água congela, as moléculas se alinham numa rede regular, com canais hexagonais, que as deixa mais afastadas do que no líquido. Por isso a densidade cai cerca de 9% e o gelo flutua. Há mais um detalhe: a água doce atinge sua densidade máxima em torno de 4 °C, não a 0 °C. Num lago, a água mais fria que isso fica por cima e congela primeiro, e a tampa de gelo isola o que está embaixo.

Quase todas as substâncias ficam mais densas ao congelar. A água faz o contrário por causa das ligações de hidrogênio. No gelo, cada átomo de oxigênio fica no centro de um tetraedro de quatro hidrogênios: dois ligados por ligação covalente (cerca de 99 pm) e dois por ligações de hidrogênio, mais longas (cerca de 177 pm), a moléculas vizinhas. O resultado é uma estrutura aberta, com canais hexagonais quase vazios. Ao derreter a 0 °C, parte das ligações se rompe, a rede colapsa e os canais se enchem em parte, de modo que o volume diminui. A densidade da água líquida continua a subir até cerca de 4 °C; acima disso, a agitação térmica passa a dominar e a água volta a se expandir. O padrão é diferente no mar: a água salgada fica mais densa até o ponto de congelamento, que é de cerca de −2 °C.

O mesmo efeito quebra pedras e estradas

Quando a água congela em fendas de rochas, a expansão é forte o bastante para fragmentá-las, o que contribui para o intemperismo e a formação de solo. É também o que abre buracos nas estradas depois dos ciclos de congelamento e degelo.

A rede aberta do gelo

Em quase todos os materiais, o sólido é mais denso que o líquido. Na água, as ligações de hidrogênio impõem ao gelo uma geometria específica: cada oxigênio fica no centro de um tetraedro de hidrogênios, com ligações covalentes curtas (cerca de 99 pm) e ligações de hidrogênio mais longas (cerca de 177 pm). Isso gera canais hexagonais quase vazios, de modo que as moléculas ocupam mais espaço do que ocupariam no líquido.

Os 4 °C

Ao derreter, a rede se desfaz em parte e os canais se enchem, o que aumenta a densidade. Esse efeito continua até cerca de 4 °C, onde a água doce atinge a densidade máxima; acima disso, a agitação térmica prevalece e a água volta a se expandir como qualquer líquido. O resultado é que a água a 4 °C é mais densa que a de 0 °C, e por isso afunda.

O que acontece num lago

No inverno, a água de superfície esfria, fica mais densa e afunda até chegar a 4 °C. Abaixo disso, a água mais fria é menos densa e permanece em cima, onde congela. Segundo o USGS, se a água fosse mais densa no ponto de congelamento, o lago poderia congelar de baixo para cima. A camada de gelo flutuante isola a água abaixo e preserva peixes e outros organismos.

E no oceano?

A água do mar segue outra regra. Segundo a NOAA, ela congela a cerca de −2 °C e fica mais densa à medida que esfria, até o congelamento, sem a inversão da água doce. Pelo menos 15% da superfície dos oceanos fica coberta por gelo marinho em algum momento do ano, e esse gelo contém pouco sal, pois só a água se solidifica.

Como sabemos

Propriedades físicas básicas da água, confirmadas pelo USGS, pela NOAA e por texto universitário de química.

Fontes

  1. U.S. Geological Survey (USGS), Water Science School — Water density
    consultada em 04/10/2026
  2. NOAA National Ocean Service — Can the ocean freeze?
    consultada em 04/10/2026
  3. Chemistry LibreTexts (UC Davis) — Ice and Water (ChemPRIME)
    consultada em 04/10/2026
Histórico de alterações
  • Versão 2 · 06/10/2026 — Galeria de natureza: 5 imagem(ns) real(is) do Commons
  • Versão 1 · 05/10/2026 — migração da versão 0.3 (lotes 001 a 003)

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