IJs is de vaste vorm die vloeibaar water aanneemt wanneer het wordt afgekoeld tot onder 0 graden Celsius (32 graden Fahrenheit). IJs smelt door de chemische eigenschappen van water. Er zijn meer waterstofbruggen tussen de moleculen van ijs dan in water. IJs begint te smelten wanneer de temperatuur hoger is dan 0 graden Celsius en waterstofbruggen tussen watermoleculen breken.
Chemische structuur van ijs
Een ijs- of watermolecuul bestaat uit twee waterstofatomen die covalent gebonden zijn aan één zuurstofatoom. De atomen delen elektronen, waardoor het zuurstofatoom een licht negatieve elektrische lading draagt, terwijl de waterstofatomen licht positief zijn, wat resulteert in een polair molecuul. Door deze polariteit worden watermoleculen door elkaar aangetrokken en vormen waterstofbruggen tussen moleculen.
Verschil tussen water en ijs
De waterstofbruggen tussen waterstof- en zuurstofatomen zijn zwakker dan covalente bindingen en ze beheersen de fysieke eigenschappen van water en ijs. Watermoleculen zijn in ijs sterker aan elkaar gebonden dan in vloeibaar water, hoewel in ijs de moleculen verder van elkaar gescheiden zijn, waardoor ijs minder dicht is dan water.
Smeltend
IJs smelt wanneer warmte-energie ervoor zorgt dat de moleculen sneller bewegen, waardoor de waterstofbruggen tussen moleculen worden verbroken om vloeibaar water te vormen. Tijdens het smeltproces nemen de watermoleculen daadwerkelijk energie op. Daarom smelt een ijsblokje aan de buitenkant sneller en behoudt het in het midden langer zijn kou en stevigheid: smelten is een afkoelproces. Naarmate er meer warmte wordt geïntroduceerd, zal het ijs blijven smelten en als de temperatuur het kookpunt overschrijdt, ongeveer 100 graden Celsius (212 graden Fahrenheit), zullen meer waterstofbruggen tussen watermoleculen volledig breken, waardoor water ontstaat damp.
Andere factoren
Door toevoeging van vreemde stoffen, zoals zout of chemicaliëndeeltjes, smelt ijs sneller omdat ze het evenwicht tussen smelt- en vriesprocessen verstoren. Hoe meer vreemde deeltjes op het oppervlak, hoe minder watermoleculen het ijs kan vangen, waardoor het bevriezingsproces wordt vertraagd. Zout wordt gebruikt om ijs op trottoirs en wegen te smelten omdat het goedkoop en toegankelijk is, niet omdat het effectiever is dan andere stoffen.