Scurge gheața cu apă grea sau plutește?

În timp ce gheața obișnuită plutește în apă, cuburile de gheață cu apă grea se scufundă în apă obișnuită. Gheața obținută din apă grea ar fi de așteptat să plutească într-un pahar cu apă grea.

Apa grea este apa obținută folosind izotopul hidrogen deuteriu, mai degrabă decât izotopul obișnuit (protiu). Deuteriu are un proton și un neutron, în timp ce protiumul are doar protonul în nucleul său atomic. Acest lucru face deuteriu de două ori mai masiv decât protiul.

Mai mulți factori afectează comportamentul gheții cu apă grea

Deuteriu formează legături de hidrogen mai puternice decât protiul, astfel încât legăturile dintre hidrogen și oxigen din moleculele de apă grea ar fi de așteptat să afecteze pachetul de molecule de apă grea când substanța se schimbă de la un lichid la un solid.

1. Chiar dacă deuteriu este mai masiv decât protiul, dimensiunea fiecărui atom este aceeași, deoarece este învelișul de electroni care determină dimensiunea sa atomică, nu dimensiunea nucleului unui atom.
2. Fiecare moleculă de apă constă dintr-un oxigen legat la doi atomi de hidrogen, deci nu există o diferență de masă imensă între o moleculă de apă grea și o moleculă de apă obișnuită, deoarece cea mai mare parte a masei provine din atomul de oxigen. Când este măsurată, apa grea este cu aproximativ 11% mai densă decât apa obișnuită.

În timp ce oamenii de știință ar putea prezice dacă gheața de apă grea va pluti sau se va scufunda, a fost nevoie de experimentare pentru a vedea ce se va întâmpla. Se pare că gheața cu apă grea se scufundă în apă obișnuită. Explicația probabilă este că fiecare moleculă de apă grea este puțin mai masivă decât o moleculă obișnuită de apă, iar moleculele de apă grele pot împacheta mai strâns decât moleculele obișnuite de apă atunci când formează gheață.