Ledus ir cieta forma, kādu iegūst šķidrs ūdens, kad tas ir atdzisis zem 0 grādiem pēc Celsija (32 grādi pēc Fārenheita). Ledus kūst ūdens ķīmisko īpašību dēļ. Starp ledus molekulām ir vairāk ūdeņraža saites nekā ūdenī. Ledus sāk kust, kad tā temperatūra pārsniedz 0 grādus pēc Celsija, un ūdeņraža saites starp ūdens molekulām saplīst.
Ledus ķīmiskā struktūra
Ledus vai ūdens molekula sastāv no diviem ūdeņraža atomiem, kas kovalenti saistīti ar vienu skābekļa atomu. Atomi dala elektronus, izraisot skābekļa atomam nelielu negatīvu elektrisko lādiņu, savukārt ūdeņraža atomi ir nedaudz pozitīvi, kā rezultātā rodas polārā molekula. Šīs polaritātes dēļ ūdens molekulas tiek piesaistītas viena otrai un veido ūdeņraža saites starp molekulām.
Atšķirība starp ūdeni un ledu
Ūdeņraža saites starp ūdeņraža un skābekļa atomiem ir vājākas nekā kovalentās saites, un tās kontrolē ūdens un ledus fizikālās īpašības. Ūdens molekulas ledū stiprāk savienojas ūdeņradī nekā šķidrā ūdenī, lai gan ledū molekulas ir vairāk atdalītas, kā rezultātā ledus ir mazāk blīvs nekā ūdens.
Kūst
Ledus kūst, kad siltuma enerģija izraisa molekulu ātrāku kustību, pārtraucot ūdeņraža saites starp molekulām, veidojot šķidru ūdeni. Kušanas procesā ūdens molekulas faktiski absorbē enerģiju. Tāpēc ledus kubs ārpusē ātrāk kūst un centrā ilgāk saglabā savu aukstumu un cietību: kušana ir dzesēšanas process. Ieviešot vairāk siltuma, ledus turpinās kust un, ja temperatūra pārsniegs viršanas temperatūru, aptuveni 100 ° C grādi pēc Celsija (212 grādi pēc Fārenheita), vairāk ūdeņraža saites starp ūdens molekulām pilnībā pārtrauks, radot ūdeni tvaiki.
Citi faktori
Pievienojot svešas vielas, piemēram, sāls vai ķīmisko vielu daļiņas, ledus kūst ātrāk, jo tie izjauc kušanas un sasalšanas procesu līdzsvaru. Jo vairāk uz tās virsmas ir svešas daļiņas, jo mazāk ūdens molekulu var notvert ledus, palēninot sasalšanas procesu. Sāls tiek izmantota ledus kausēšanai uz ietvēm un brauktuvēm, jo tā ir lēta un pieejama, nevis tāpēc, ka tā ir efektīvāka nekā citas vielas.