Τι κάνει ένα τήγμα πάγου;

Ο πάγος είναι η στερεή μορφή που παίρνει το υγρό νερό όταν ψύχεται κάτω από 0 βαθμούς Κελσίου (32 βαθμούς Φαρενάιτ). Ο πάγος λιώνει λόγω των χημικών ιδιοτήτων του νερού. Υπάρχουν περισσότεροι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του πάγου παρά στο νερό. Ο πάγος αρχίζει να λιώνει όταν η θερμοκρασία του υπερβαίνει τους 0 βαθμούς Κελσίου και οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού σπάνε.

Ένα μόριο πάγου ή νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα ομοιοπολικά σε ένα άτομο οξυγόνου. Τα άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια, αναγκάζοντας το άτομο οξυγόνου να φέρει ελαφρώς αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, ενώ τα άτομα υδρογόνου είναι ελαφρώς θετικά, με αποτέλεσμα ένα πολικό μόριο. Λόγω αυτής της πολικότητας, τα μόρια νερού έλκονται μεταξύ τους και σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων.

Οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ ατόμων υδρογόνου και οξυγόνου είναι ασθενέστεροι από τους ομοιοπολικούς δεσμούς και ελέγχουν τις φυσικές ιδιότητες του νερού και του πάγου. Τα μόρια του νερού συνδέονται υδρογόνο πιο έντονα μεταξύ τους σε πάγο από ό, τι σε υγρό νερό, αν και στον πάγο τα μόρια διαχωρίζονται ευρύτερα, προκαλώντας τον πάγο να είναι λιγότερο πυκνό από το νερό.

Ο πάγος λιώνει όταν η θερμική ενέργεια αναγκάζει τα μόρια να κινούνται γρηγορότερα, σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων για να σχηματίσουν υγρό νερό. Στη διαδικασία τήξης, τα μόρια νερού απορροφούν πραγματικά την ενέργεια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένας παγάκι λιώνει πιο γρήγορα στο εξωτερικό και διατηρεί την ψυχρότητα και τη σταθερότητά του περισσότερο στο κέντρο: η τήξη είναι μια διαδικασία ψύξης. Καθώς εισάγεται περισσότερη θερμότητα, ο πάγος θα συνεχίσει να λιώνει και εάν η θερμοκρασία υπερβεί το σημείο βρασμού, περίπου 100 βαθμούς Κελσίου (212 βαθμοί Φαρενάιτ), περισσότεροι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού θα σπάσουν εντελώς, δημιουργώντας νερό ατμός.

Η προσθήκη ξένων ουσιών, όπως σωματιδίων αλατιού ή χημικών, λιώνει τον πάγο γρηγορότερα επειδή διαταράσσει την ισορροπία των διαδικασιών τήξης και κατάψυξης. Όσο περισσότερα ξένα σωματίδια στην επιφάνειά του, τόσο λιγότερα μόρια νερού μπορεί να συλλάβει ο πάγος, επιβραδύνεται η διαδικασία κατάψυξης. Το αλάτι χρησιμοποιείται για να λιώσει τον πάγο στα πεζοδρόμια και στους δρόμους, επειδή είναι φθηνό και προσιτό, όχι επειδή είναι πιο αποτελεσματικό από άλλες ουσίες.