A água líquida e o gelo têm a mesma composição química (H2O), mas as suas propriedades físicas e moleculares diferem significativamente. Aqui estão algumas mudanças importantes quando a água se transforma em gelo:

1. Mudança de fase:
Quando a água congela, há uma mudança de fase do estado líquido para o sólido. Esta transformação envolve principalmente uma mudança no arranjo e na ligação das moléculas de água.

2. Densidade e Volume:
O gelo é menos denso que a água líquida. É por isso que o gelo flutua na água. A estrutura molecular do gelo cria uma rede hexagonal com espaços vazios, fazendo com que as moléculas fiquem mais distantes umas das outras e resultando em menor densidade em comparação com o arranjo mais compacto da água líquida.

3. Estrutura molecular :
Na água líquida, as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água são flexíveis, permitindo-lhes mover-se e girar livremente. Em contraste, o gelo tem uma estrutura cristalina altamente ordenada, onde cada molécula de água é mantida no lugar por fortes ligações de hidrogénio com as moléculas vizinhas.

4. Propriedades térmicas:
O gelo tem uma capacidade de calor específico menor em comparação com a água líquida. Isso significa que é necessária mais energia para aumentar a temperatura do gelo em uma quantidade específica em comparação com a água líquida.

5. Tensão superficial :
A tensão superficial do gelo é menor que a da água líquida. A tensão superficial refere-se à força que mantém as moléculas de água unidas na interface com o ar. Esta diferença na tensão superficial afeta a forma como o gelo se comporta nas superfícies e interage com outros objetos.

6. Expansão Térmica :
Ao contrário da maioria das substâncias, o gelo se expande à medida que esfria até o ponto de congelamento. Este comportamento anômalo da água ocorre devido à formação de cristais hexagonais com ligações de hidrogênio.

7. Condutividade Elétrica:
O gelo é um mau condutor de eletricidade em comparação com a água líquida. A estrutura ordenada do gelo dificulta o movimento dos íons, reduzindo sua capacidade de conduzir corrente elétrica.

8. Compressibilidade:
O gelo é menos compressível que a água líquida. A estrutura rígida do gelo ligada a hidrogênio resiste à compressão, tornando mais difícil reduzir seu volume sob pressão.

9. Liberação de calor (calor latente de fusão):
Quando a água líquida se transforma em gelo, ela libera energia conhecida como calor latente de fusão. Essa liberação de energia ocorre porque as moléculas de água perdem energia cinética e ficam mais ordenadas na estrutura cristalina do gelo.

Estas mudanças físicas na água quando esta congela têm efeitos profundos em vários processos naturais, ecossistemas, atividades humanas e indústrias. Compreender essas mudanças é crucial para campos como climatologia, criogenia, ciência dos materiais e engenharia.