Schneeflockenchemie - Antworten auf häufig gestellte Fragen

Haben Sie sich jemals eine Schneeflocke angeschaut und gefragt, wie sie entstanden ist oder warum sie anders aussieht als der Schnee, den Sie vielleicht gesehen haben? Schneeflocken sind eine besondere Form von Wassereis. Schneeflocken bilden sich in Wolken, die aus Wasserdampf bestehen. Wenn die Temperatur 32 ° F (0 ° C) oder kälter ist, verwandelt sich Wasser von seiner flüssigen Form in Eis. Verschiedene Faktoren beeinflussen die Schneeflockenbildung. Temperatur, Luftströmungen und Luftfeuchtigkeit beeinflussen Form und Größe. Schmutz- und Staubpartikel können sich im Wasser vermischen und das Kristallgewicht und die Haltbarkeit beeinträchtigen. Die Schmutzpartikel machen die Schneeflocke schwerer und können Risse und Brüche im Kristall verursachen und das Schmelzen erleichtern. Schneeflockenbildung ist ein dynamischer Prozess. Eine Schneeflocke kann vielen verschiedenen Umweltbedingungen ausgesetzt sein, manchmal schmelzen, manchmal Wachstum verursachen und immer ihre Struktur verändern.

Key Takeaways: Schneeflocke Fragen

• Schneeflocken sind Wasserkristalle, die als Niederschlag fallen, wenn es draußen kalt ist. Manchmal fällt jedoch Schnee, wenn er leicht über dem Gefrierpunkt des Wassers liegt, und manchmal fällt gefrierender Regen, wenn die Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt.
• Schneeflocken gibt es in verschiedenen Formen. Die Form hängt von der Temperatur ab.
• Zwei Schneeflocken können mit dem bloßen Auge identisch aussehen, auf molekularer Ebene sind sie jedoch unterschiedlich.
• Schnee sieht weiß aus, weil die Flocken Licht streuen. Bei schwachem Licht erscheint Schnee blassblau, was der Farbe eines großen Wasservolumens entspricht.

Was sind gemeinsame Schneeflockenformen?

Im Allgemeinen sind sechseckige hexagonale Kristalle in hohen Wolken geformt; Nadeln oder flache sechsseitige Kristalle sind in Wolken mittlerer Höhe geformt, und eine Vielzahl von sechsseitigen Formen sind in tiefen Wolken geformt. Kältere Temperaturen erzeugen Schneeflocken mit schärferen Spitzen an den Seiten der Kristalle und können zur Verzweigung der Schneeflockenarme (Dendriten) führen. Schneeflocken, die unter wärmeren Bedingungen wachsen, wachsen langsamer, was zu glatteren, weniger komplizierten Formen führt.

• 32-25 ° F - Dünne sechseckige Platten
• 25-21 ° F - Nadeln
• 21-14 ° F - Hohlsäulen
• 14-10 ° F - Sektorplatten (Sechsecke mit Vertiefungen)
• 10-3 ° F - Dendriten (Spitzensechseckige Formen)

Die Form einer Schneeflocke hängt von der Temperatur ab, bei der sie sich gebildet hat. 221A / Getty Images

Warum sind Schneeflocken symmetrisch (auf allen Seiten gleich)?

Erstens sind nicht alle Schneeflocken auf allen Seiten gleich. Ungleichmäßige Temperaturen, Schmutz und andere Faktoren können dazu führen, dass eine Schneeflocke schief steht. Es stimmt jedoch, dass viele Schneeflocken symmetrisch und kompliziert sind. Dies liegt daran, dass die Form einer Schneeflocke die innere Ordnung der Wassermoleküle widerspiegelt. Wassermoleküle im festen Zustand, wie in Eis und Schnee, bilden schwache Bindungen (sogenannte Wasserstoffbindungen) miteinander. Diese geordneten Anordnungen ergeben die symmetrische, sechseckige Form der Schneeflocke. Während der Kristallisation richten sich die Wassermoleküle aus, um die Anziehungskräfte zu maximieren und die Abstoßungskräfte zu minimieren. Folglich ordnen sich Wassermoleküle in vorgegebenen Räumen und in einer bestimmten Anordnung an. Wassermoleküle ordnen sich einfach so an, dass sie in die Räume passen und die Symmetrie aufrechterhalten.

Stimmt es, dass keine zwei Schneeflocken identisch sind??

Ja und nein. Keine zwei Schneeflocken sind genau identisch, bis auf die genaue Anzahl der Wassermoleküle, den Elektronenspin, die Isotopenfülle von Wasserstoff und Sauerstoff usw. Andererseits ist es möglich, dass zwei Schneeflocken genau gleich aussehen und jede Schneeflocke wahrscheinlich eine gute Übereinstimmung hat Irgendwann in der Geschichte. Da sich so viele Faktoren auf die Struktur einer Schneeflocke auswirken und sich die Struktur einer Schneeflocke in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen ständig ändert, ist es unwahrscheinlich, dass jemand zwei identische Schneeflocken sehen würde.

Wenn Wasser und Eis klar sind, warum sieht Schnee dann weiß aus??

Die kurze Antwort lautet: Schneeflocken haben so viele lichtreflektierende Oberflächen, dass sie das Licht in alle Farben streuen, sodass der Schnee weiß erscheint. Die längere Antwort hat damit zu tun, wie das menschliche Auge Farbe wahrnimmt. Auch wenn die Lichtquelle möglicherweise nicht wirklich "weißes" Licht ist (z. B. haben Sonnenlicht, Fluoreszenzlicht und Glühlampen alle eine bestimmte Farbe), kompensiert das menschliche Gehirn eine Lichtquelle. Obwohl das Sonnenlicht gelb und das vom Schnee gestreute Licht gelb ist, sieht das Gehirn Schnee als weiß an, da das gesamte vom Gehirn empfangene Bild einen gelben Farbton aufweist, der automatisch subtrahiert wird.

Quellen

Bailey, M .; John Hallett, J. (2004). "Wachstumsraten und Gewohnheiten von Eiskristallen zwischen -20 und -70C". Zeitschrift für Atmosphärenwissenschaften. 61 (5): 514 & ndash; 544. doi: 10.1175 / 1520-0469 (2004) 0612.0.CO; 2

Klesius, M. (2007). "Das Geheimnis der Schneeflocken". National Geographic. 211 (1): 20. ISSN 0027-9358

Knight, C .; Knight, N. (1973). "Schneekristalle". Scientific American, vol. 228, nein. 1, S. 100-107.

Smalley, I.J. "Symmetrie der Schneekristalle". Nature 198, Springer Nature Publishing AG, 15. Juni 1963.