Tipos de hielo

El Hielo
El hielo es agua liquida congelada. Es uno de los tres estados naturales del agua.
El agua pura se congela a la altitud del nivel del mar a 0°C. El agua, junto con el galio, bismuto, ácido acético, antimonio y el silicio, es una de las pocas sustancias que al congelarse aumentan de volumen (es decir, que disminuye su densidad); la mayoría de las otras sustancias se contraen alcongelarse. Esta propiedad evita que los océanos de las regiones polares de la Tierra se congelen en todo su volumen, puesto que el hielo flota en el agua y es lo que queda expuesto a los cambios de temperatura de la atmósfera. La densidad típica del hielo a 0 °C suele tomarse como 916,8 kg/m3 o como 0,9168 g/cm3.
Aumento del volumen y decrecimiento de la densidad al solidificarse
El agua tiene uncomportamiento diferente a la mayoría de líquidos: cuando pasa a estado sólido aumenta de volumen. Esto es así porque la densidad del hielo es menor que la del agua. Como consecuencia de este fenómeno, el hielo flota en el agua.
Si se llena completamente de agua un recipiente y se lo cierra herméticamente para luego congelarlo, al solidificarse el agua generará una enorme presión que si no essoportada por el recipiente, éste se deformaría o estallaría.
Cuando el agua líquida baja de temperatura y llega a 0 °C, su densidad es de 999,9 kg/m3 (permaneciendo en estado líquido). Si se retira del líquido un poco más de calor, pasa al estado sólido y sufre una intempestiva disminución de densidad (y un consiguiente aumento de volumen), pasando a tener una densidad de 916,8 kg/m3 (a la mismatemperatura, vale decir 0 °C)
Una consecuencia de todo ello es que el agua se congela de arriba hacia abajo. En lugares donde la temperatura es menor de 0 °C el agua del mar y de los lagos se enfría. Cuando empieza a congelarse, el agua en lugar de precipitarse al fondo queda en la superficie y flota. Todo esto permite que el agua y los seres vivos del fondo queden resguardados de las temperaturasexteriores muy bajas.
Estructura cristalina
El hielo presenta 12 estructuras o fases cristalinas diferentes. A las presiones habituales en el medio terrestre (en el entorno de la presión atmosférica), la fase estable suele denotarse como fase I según la terminología de Tamman. Dicha fase I presenta dos variantes relacionadas entre sí: el hielo hexagonal, denotado Ih, y el hielo cúbico, Ic. El hielohexagonal es la fase más común, y la mejor conocida: su estructura hexagonal puede verse reflejada en los cristales de hielo, que siempre tienen una base hexagonal. El hielo cúbico Ic se obtiene por deposición de vapor de agua a temperaturas inferiores a -130 °C, por lo que no es tan común; aún así, a unos -38 °C y 200MPa de presión, situación esperable en los casquetes polares, ambas estructurasestán en equilibrio termodinámico.
El hielo Ih presenta una estructura hexagonal en la que cada átomo de oxígeno de una molécula de agua tiene otros cuatro átomos de oxígeno como sus vecinos más próximos, situados en los vértices de un tetraedro regular cuyo centro es el átomo de oxígeno de interés. Esta unidad tetraédrica es común a todas las demás fases del hielo, y se debe al hecho de que elángulo entre átomos de hidrógeno en la molécula de agua libre H-O-H es de 104,52º, en vez de 90º. El ángulo tetraédrico entre O-O-O es de 109,47º. Para temperaturas de interés terrestre, la distancia entre átomos de oxígeno O-O es de 0,276nm y entre O-H de 0,0985nm. La unión entre átomos intramoleculares es de enlaces covalentes simples y por tanto muy estables, mientras que la unión intermolecularse produce por enlaces de puente hidrógeno relativamente débiles, lo cual explica la relativamente baja temperatura de fusión del hielo. Los parámetros de red más relevantes son el lado hexagonal a=0,451nm, y la altura del prisma hexagonal c=0,7357nm. Estos valores pueden varia ligeramente con la temperatura, pero la relación entre ambos, c/a=1,628, permanece prácticamente estable y muy cercano...