nasze media Najnowszy numer MGN 12/2019

Tomasz Rożek

|

MGN 03/2013

dodane 02.10.2013 15:34

Sześciokątne diamenty

Jakie diamenty? Przecież śnieg to woda. Prawda, ale diamenty to węgiel. Węgiel? To węgiel nie jest czarny? :-| Zaraz wszystko wyjaśniam.

Wszystko, co wokół nas, zbudowane jest z cząsteczek chemicznych. Te z kolei składają się z atomów. Atomy mogą łączyć się ze sobą na wiele sposobów. Te same atomy połączone na dwa różne sposoby mogą dać coś, co wygląda zupełnie inaczej... choć składa się z tego samego. Skomplikowane?

Bałagan w węglu
Weźmy węgiel. Atomy węgla mogą się łączyć ze sobą chaotycznie, „jak popadnie”, albo w sposób uporządkowany. W pierwszym wypadku dostaniemy węgiel kamienny, ten sam, którym pali się w piecu, w drugim powstaje grafit (wtedy gdy atomy węgla ułożone są warstwami) albo diament (gdy układają się w sieć). Grafit jest miękki i elastyczny, diament to jeden z najtwardszych materiałów w przyrodzie. I grafit, i diament są węglem, choć inaczej wyglądają i inne mają właściwości fizyczne. Węgiel nie jest jedynym takim przypadkiem. Gdy metalowy garnuszek z wodą wstawimy do zamrażarki, woda zamarznie. Nie wolno tego robić ze szklanką albo słoikiem. Szklane naczynie w zamrażalniku może popękać, bo lód ma większą objętość niż woda. Cząsteczki wody w metalowym garnuszku „łączą się” ze sobą chaotycznie. Nie ma w nich porządku. Ale to nie jedyny sposób, w jaki łączą się cząsteczki wody. Przykładem jest płatek śniegu. Śnieg to kryształy wody. Jak się tworzą? Nie da się ich uzyskać przez jej zamrażanie. Powstają tam, gdzie woda jest w stanie gazowym. Tylko jak z gazu zrobić ciało stałe?
 
Płatek na rusztowaniu
Płatki śniegu rodzą się wysoko w chmurach. Ale żeby powstał biały puch, nie wystarczą sama para wodna i niska temperatura. Potrzebne jest jeszcze „rusztowanie”. Od niego wszystko się zaczyna. Tym „rusztowaniem” czy, fachowo mówiąc, jądrem kondensacji może być np. drobinka kurzu czy pyłek kwiatowy. Na nich jakby zawieszają się cząsteczki wody i zaczyna się tworzenie kryształu. Bez tak zwanych zarodków przyciągających do siebie cząsteczki wody płatki śniegu nie mogłyby powstać. Najmniejsza cegiełka kryształu lodu składa się z sześciu połączonych ze sobą cząsteczek wody. Układają się one zawsze w sześciokąt, tak, że atomy tlenu są w jego wierzchołkach, a atomy wodoru w „ściankach”. Do pierwszej „cegiełki” przyklejają się kolejne. Im kryształek lodu większy, tym szybciej zaczynają rosnąć jego rogi. Kanciaste czubki bardziej „wystają” i więcej cząsteczek wody z otaczającego powietrza może się do nich przykleić. To powoduje, że kryształ lodu z sześciokąta zamienia się w... sześcioramienną gwiazdę. Podczas podróży pojedynczego płatka śniegu w kierunku ziemi zmienia się zarówno wilgotność, jak i temperatura otoczenia. Na czubku każdego z sześciu ramion śniegowej gwiazdki może znowu rozwinąć się sześciokąt, a z każdego rogu może znowu „wyrosnąć” szpikulec. Taki proces, od powstania płatku śniegu do chwili, w której dotknie on powierzchni gruntu, może zajść nawet kilka razy.
 
Makaron spaghetti
Płatki śniegu wcale nie muszą przypominać gwiazdek i nie muszą mieć wymyślnych kształtów. Ich kształt zależy od temperatury i wilgotności otoczenia. W bardzo niskich temperaturach (poniżej 20 st. C), na przykład na ziemskich biegunach, śnieg pada w kształcie kolumienek i płaskich jak placek płytek o podstawie sześciokąta. W nieco wyższej temperaturze kształt płatka śniegowego zależy od wilgotności otoczenia. Jeżeli jest ona wysoka, mogą tworzyć się charakterystyczne śniegowe gwiazdki. Jeżeli wody w powietrzu jest mało, powstaną sześciokątne kolumienki lub płytki z wydrążonymi wzorami. W wyższej temperaturze z nieba mogą spadać igły. Łącząc się ze sobą bokami, tworzą czasami kształty przypominające posklejany makaron spaghetti. Niezależnie od różnic w kształcie, wszystkie spadające z nieba płatki śniegu są sześciokątami, albo mają obrys sześciokąta. Kształt całego kryształu jest taki sam jak kształt jego najmniejszej cegiełki.
 
Płyn, gaz, ciało stałe
Ogrzewając śnieg, dostaniemy wodę. Ale zamrażając wodę, niekoniecznie musimy otrzymać śnieg. Spadające krople deszczu też przecież nie zamarzają w płatki śniegu. By wyprodukować śnieg, oprócz wody i niskiej temperatury potrzebna jest jeszcze cierpliwość. Kryształ śniegu musi rosnąć sam – nie można mu przeszkadzać. Zagadka powstawania płatków śniegu polega na tym, że zamrażana jest para wodna – bez fazy pośredniej, czyli skroplenia się pary w ciecz. To zjawisko nazywa się resublimacją. I na tym polega tajemnica tworzenia nieskończonej ilości bajecznych kształtów, które zawsze mają sześć kątów. I tak jak diamenty są niepowtarzalne.
« 1 »
oceń artykuł Pobieranie..

Najaktywniejsi użytkownicy

  • 1
    maryniakopec
    ostatnia aktywność: 03.09.2019
    łączna liczba komentarzy: 35
  • 2
    gr3
  • 3
    wojas004
    ostatnia aktywność: 15.09.2019
    łączna liczba komentarzy: 113
  • 4
    minialo
    ostatnia aktywność: 21.11.2019
    łączna liczba komentarzy: 17
  • 5
    gkostka
    ostatnia aktywność: 13.01.2019

Najwyżej docenione