Płatki śniegu są sześciokątne, bo woda ma absolutnie niezwykłe
właściwości fizyczne. W dodatku to, co widzimy gołym okiem to nic innego
jak gigantyczne powiększenie zjawisk, które dzieją się na poziomie
pojedynczych atomów.
Tak naprawdę to wszystko sprawka wiązań wodorowych. Śmiało można
powiedzieć, że to temu rodzajowi wiązań chemicznych zawdzięczamy swoje
istnienie. Wiązania wodorowe odgrywają ogromne znaczenie w budowie DNA,
tworzeniu struktury przestrzennej białek i polisacharydów. W dodatku
fundamentalnie zmieniają właściwości wody – gdyby nie one, wrzałaby w
temperaturze około -80°C, a lód byłby cięższy od płynnej wody i opadając
na dno, zabijałby rośliny i zwierzęta wodne.
Ale miało być o śniegu. Każdy wie, że wzór wody to H
2O,
jednak niewiele mówi on o faktycznej strukturze cząsteczki wody. Dwa
atomy wodoru dzielą elektrony z atomem tlenu, tworząc typowe wiązania
kowalencyjne. Tlenowi pozostają jeszcze cztery niesparowane elektrony, a
do tego podział ładunku miedzy tlenem a wodorem nie jest sprawiedliwy –
tlen jest zachłanny i przeciąga elektrony nieco na swoją stronę.
Całe to atomowe zamieszanie sprawia, że atomy wodoru nie podczepiają
się symetrycznie po obu stronach tlenu, tylko zbierają się po jednej
stronie, tworząc kąt 104,5 stopnia. Zachłanność tlenu powoduje, że po
przeciwnej stronie cząsteczki wody powstają miejsca, do których mogą się
podłączać – w słabszy sposób – kolejne cząsteczki.
To połączenie to właśnie wiązania wodorowe. Nabierają znaczenia, gdy
temperatura spada i zbliża się do momentu, gdy woda zamarza. Wtedy każda
cząsteczka wody łączy się z czterema innymi cząsteczkami, tworząc
skomplikowaną strukturę przestrzenną, w której powstają sześciokątne
powierzchnie. To one ustalają kształt kryształu wody – wokół dobudowują
się kolejne warstwy sześciokątów, kolejne miliardy atomów łączą się w
coraz większe struktury, aż powstaje coś, co możemy dostrzec gołym okiem
– kryształ lodu zwany płatkiem śniegu.
Dlaczego jednak śnieg nie jest po prostu lodowym słupkiem o przekroju
sześciokąta? Cóż – czasem jest. Wszystko zależy od temperatury. W
bardzo niskich temperaturach, poniżej -20°C, śnieg jest właśnie takimi
słupkami lub sześciokątnymi płytkami. Najpiękniejsze, klasyczne płatki
powstają w okolicach -15°C. Wtedy para wodna resublimuje, czyli
przechodzi ze stanu gazowego od razu do stałego, przyłączając się do
istniejących już kryształów.
To właśnie moment, w którym powstają te piękne, rozgałęzione płatki
śniegu. Swoją strukturę zawdzięczają temu, że cząsteczkom łatwiej się
przyłączać na krawędziach kryształów, niż na płaskich powierzchniach.
Dzięki temu to narożniki sześciokąta szybciej rozbudowują się o kolejne
warstwy lodu, który, rosnąc, tworzy niepowtarzalne kryształy.
Niepowtarzalne, bo każdy rośnie w nieco innych warunkach, innej
wilgotności, temperaturze, inaczej jest obracany przez wiatr.
Kiedy spojrzysz na płatek śniegu, pomyśl, że właśnie widzisz
niesamowite powiększenie delikatnej struktury, jaką tworzą pojedyncze
cząsteczki wody.
Maja
Źródła
http://www.crazynauka.pl/dlaczego-platki-sniegu-maja-szesciokatny-ksztalt/
https://static.ising.pl/songs/1348/cover_300.jpg