Kolik molekul vody potřebujeme k vytvoření ledu?

Chtěl bys dostat Nobelovu cenu za pozorování sněhových vloček? I to je možné. Nemysli si však, že se jedná o jednoduchý úkol. Objasnění jejich vzniku bylo dlouhou dobu opravdu tvrdým oříškem pro nejednoho kovaného vědce. Pojď spolu s námi nakouknou pod pokličku, kde se vaří vločky.

11. 12. 2012 Víte, že...

Už na první pohled je jasné, že led a kapalná voda mají odlišnou strukturu. Jak možná víš z hodin chemie a geologie, led krystaluje v šesterečné soustavě, kdežto v kapalné vodě se molekuly nahlučí náhodně. Krystaly ledu tedy zaberou více prostoru než kapalná voda. V praxi se to projeví například tím, že láhev s limonádou, kterou dáš zmrazit, ti popraská. V případě částic s malým počtem molekul, neboli nanočástic, se molekuly do krystalu nikdy neuspořádají. Vytvoří amorfní kouli. Teprve od určité velikosti se uvnitř této koule začne vytvářet zárodek krystalové struktury. Právě hranice, z kolika molekul už může vzniknout led, zajímala vědce z Göttingenu a z Prahy. Jaký je tvůj tip? Dříve se vědci domnívali, že k vytvoření krystalu ledu bude potřeba více než tisíce molekul vody, ale tým odborníků je vyvedl z omylu. Podle nich se první projevy krystalizace objevují už u shluku 275 molekul vody a u 475 molekul je už krystal prakticky hotový.

Vědci se touto otázkou nezabývali náhodou. Na krystalcích a kapičkách vody se totiž odehrávají důležité chemické reakce. Například ozónová díra nad Antarktidou vzniká díky tzv. polárním stratosférickým oblakům tvořeným krystalky vody spolu s kyselinami dusičnou a sírovou. Na těchto krystalcích vznikají z neškodného chlorovodíku atomy chloru, které rozkládají ozón. Odhalení tohoto mechanismu vedlo k udělení Nobelovy ceny za chemii již v roce 1995. Podobné experimenty s vodními nanočásticemi tak podle všeho jen tak neustanou.

Zdroje: