Почему снежинки имеют шестиугольную форму?

Фото снежных хлопьев, сделанное в 1902 году. Рис. Уилсон Бентли

Словом, снежинки шестиугольные, потому что вода обладает абсолютно уникальными физическими свойствами. Кроме того, то, что мы видим невооруженным глазом, представляет собой не что иное, как гигантское расширение явлений, которые происходят на уровне отдельных атомов.

На самом деле все это делается водородными связями. Можно с уверенностью сказать, что мы обязаны этим существованием этому типу химических связей. Водородные связи играют огромную роль в построении ДНК, создавая пространственную структуру белков и полисахаридов. Кроме того, они в корне меняют свойства воды - если бы не они, она кипела при температуре около -80 ° C, а лед был бы тяжелее, чем жидкая вода, и опускаясь на дно, он убивал бы растения и водных животных.

Но это должно было быть из-за снега. Все знают, что водная структура - это H2O, но она мало говорит о фактической структуре молекулы воды. Два атома водорода делят электроны с атомом кислорода с образованием типичных ковалентных связей. Кислород остается с четырьмя неспаренными электронами, и распределение заряда между кислородом и водородом несправедливо - кислород жадный и немного тянет электроны на бок.

Вся эта атомная путаница заставляет атомы водорода не присоединяться симметрично с обеих сторон кислорода, они собираются только на одной стороне, образуя угол 104,5 градуса. Жадность кислорода приводит к тому, что на противоположной стороне молекулы воды есть места, к которым они могут присоединиться - более слабым образом - к последующим молекулам.

Молекулярная структура кристаллов льда. Фиолетовые шарики - это кислород, белые - водород. Пунктирные линии обозначают водородные связи. Вы можете увидеть гексагональную симметрию кристалла воды. Твердое состояние

Это соединение водородных связей. Они приобретают значение, когда температура падает и приближается к моменту, когда вода замерзает. Затем каждая молекула воды объединяется с четырьмя другими молекулами, создавая сложную пространственную структуру, в которой образуются гексагональные поверхности. Они устанавливают форму кристалла воды - добавляются следующие слои шестиугольников, следующие миллиарды атомов сливаются во все более крупные структуры, пока что-то, что мы можем увидеть невооруженным глазом, - кристалл льда, называемый снежинкой.

Почему же снег не является ледяной колонной с шестигранным поперечным сечением? Ну, иногда это так. Все зависит от температуры. При очень низких температурах, ниже -20 ° С, снег - это именно такие столбы или гексагональные плиты. Самые красивые, классические лепестки сделаны около -15 ° С. Затем водяной пар повторно перезаряжается, то есть переходит из газообразного состояния в постоянное, соединяясь с существующими кристаллами.

Кристаллы воды. Рис. Сумасшедшая наука

Это момент, когда возникают эти красивые, разветвленные снежинки. Они обязаны своей структурой молекулам, которые легче прикрепить к краям кристаллов, чем на плоских поверхностях. В результате углы шестиугольника расширяются быстрее с последовательными слоями льда, которые, растя, создают уникальные кристаллы. Уникальны, потому что каждый растет в несколько разных условиях, разной влажности, температуры, иначе он вращается от ветра.

Когда вы смотрите на снежинку, думайте, что вы просто видите удивительное увеличение тонкой структуры отдельных молекул воды.

Читайте также рецепт идеального снеговика!

Почему снежинки имеют шестиугольную форму?

4,5 (90,53%) 19 голосов

Что вы искали?

Почему же снег не является ледяной колонной с шестигранным поперечным сечением?
Почему снежинки имеют шестиугольную форму?

Задать Вопрос
Задать Вопрос X
Поля, помеченные *
обязательны для заполнения
⇑ вернуться ⇑ к ⇑ началу ⇑