¿Cómo puede flotar una roca congelada? La ciencia curiosa detrás de por qué el hielo flota

Puede parecer una pregunta de jardín de infancia, pero “¿por qué el hielo flota?” tiene más ciencia detrás de lo que imaginas. Nos hemos acostumbrado a ver cubitos de hielo flotando en el vaso sin cuestionarlo, pero lo cierto es que el hielo se comporta como un rebelde frente a la mayoría de los sólidos.

En casi todas las sustancias, cuando algo se congela, se hunde. Pero el agua rompe esta regla, y por una razón poderosa. Lo mejor es que esta propiedad le da sentido a muchas cosas de la vida, desde por qué podemos patinar sobre un lago congelado sin que se congele todo el ecosistema hasta por qué sobrevivimos al invierno como especie. Vamos a sumergirnos (metafóricamente, claro) en este pedazo de ciencia cotidiana.

La rareza del agua: el único líquido con esta “manía”

Imaginá cualquier otro líquido que conozcas. Cuando se enfría y se solidifica, sus moléculas se ordenan y hacen que el material final sea más denso que su forma líquida. Esto significa que ese sólido se hundiría en su propio líquido.

Pero el agua no juega con las mismas reglas.

Cuando el agua se congela y pasa a ser hielo, sus moléculas se reorganizan en una estructura llamada tetraédrica. Esta estructura ocupa más espacio que cuando las moléculas están en estado líquido. Es decir, el hielo es menos denso que el agua.

¿Qué pasa cuando algo es menos denso que el líquido donde está? Exacto: flota.

Un ejemplo con números

La densidad del agua líquida a 4°C es de 1 g/cm³. La densidad del hielo es de aproximadamente 0.92 g/cm³. Esa diferencia del 8% puede parecer poca, pero es la razón por la que los icebergs flotan, por la que tu cubito no se va al fondo del vaso, y por la que los lagos se congelan primero en superficie.

¿Por qué el hielo flotante importa más de lo que pensás?

El hecho de que el hielo flote no es solo una curiosidad de bar o una trivia simpática. Es clave para la vida en la Tierra.

• Protege la vida acuática: Cuando un lago se congela, solo se congela la superficie. El hielo actúa como una capa aislante que mantiene el agua de abajo líquida, incluso en temperaturas bajo cero, permitiendo que los peces y otros organismos sobrevivan.
• Regula el clima global: El hielo flotante, como el del Ártico o el de los glaciares, refleja una buena parte de la luz solar. Si en vez de flotar, se hundiera, se absorbería más calor del sol, acelerando el calentamiento global.
• Fue clave en la evolución: Hay teorías científicas que sostienen que la capacidad del agua de congelarse primero en la superficie permitió que la vida se mantuviera protegida durante los períodos glaciales.

Así que, en resumen (pero sin decir “en resumen”), si el hielo no flotara, es posible que hoy no estarías leyendo esto… ni tomando un gin tonic bien frío.

¿Qué tiene el agua que la hace tan especial?

La molécula de agua es simple pero poderosa: dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Pero la forma en que están unidos hace toda la diferencia. La molécula tiene un ángulo de unos 104.5° y una distribución de carga asimétrica, lo que la convierte en un dipolo.

¿Y eso qué significa en cristiano? Significa que una parte de la molécula tiene una carga levemente negativa (el oxígeno) y la otra una positiva (los hidrógenos). Estas diferencias generan algo llamado puentes de hidrógeno.

Los puentes de hidrógeno hacen que las moléculas de agua se comporten de forma “pegajosa” entre sí. Cuando se congela, en lugar de acercarse más como pasa con casi todo en el universo, estas fuerzas las obligan a mantener cierta distancia. Así, se forma una estructura más abierta, menos densa… y ¡voilà! Hielo flotante.

Una anomalía útil

Desde el punto de vista científico, el comportamiento del agua es una “anomalía”. Pero bendita anomalía. No hay muchos líquidos naturales en nuestro planeta que se comporten así.

Además, es tan especial que incluso se usa como referencia para sistemas de medición: por ejemplo, la escala Celsius está basada en el punto de congelación y ebullición del agua a presión atmosférica normal.

Y ahora, la próxima vez que mires tu vaso…

… vas a ver algo más que un cubito de hielo. Vas a ver una pequeña muestra de uno de los comportamientos más extraños y vitales de la naturaleza. Una excepción que hace posible muchas de las reglas de la vida.

Desde permitir que los polos actúen como “aires acondicionados” del planeta hasta inspirar películas sobre icebergs y barcos, el simple hecho de que el hielo flote es un recordatorio de que lo raro, a veces, es justo lo que necesitamos para que todo funcione.