A estrutura única das moléculas de água é a chave para entender por que o gelo é menos denso que a água líquida. Aqui está a explicação:

* ligação de hidrogênio: As moléculas de água são polares, o que significa que elas têm uma extremidade ligeiramente positiva e uma extremidade ligeiramente negativa. Essas cargas opostas se atraem, formando ligações de hidrogênio.
* Estrutura cristalina do gelo: No gelo, essas ligações de hidrogênio criam uma estrutura rígida, aberta e hexagonal. Essa estrutura maximiza a distância entre as moléculas de água, criando espaços maiores dentro do cristal de gelo.
* Estrutura da água líquida: Na água líquida, as ligações de hidrogênio estão constantemente se formando e quebrando, permitindo que as moléculas empacotem mais próximas. Embora ainda existam ligações de hidrogênio, a quebra constante e a formação resulta em uma estrutura mais compacta.

Portanto:

* A estrutura aberta e cristalina do gelo com seu espaçamento maximizado entre as moléculas o torna menos denso que a água líquida.
* É por isso que o gelo flutua na água, um fenômeno crucial para a vida em ambientes aquáticos.

Nota importante: Embora o gelo seja menos denso que a água líquida à pressão atmosférica padrão, ele se torna mais denso que a água a pressões muito altas (mais de 2000 atmosferas). Nessas condições, a pressão força as moléculas de água mais próximas, superando a estrutura aberta do gelo.