Snøkrystaller

Fra mn/kjemi/kjemiportal
Hopp til: navigasjon, søk

Snøkrystaller

Innledning

Av Ola Nilsen, Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo. [Hjemmeside]

Snokrystall-figur8.jpg

Vann er en forutsetning for liv på jorda, og i nesten alle situasjoner er vi omgitt av vann i en eller annen form. Vann er også den eneste forbindelsen vi alle kjenner i alle de tre aggregattilstandene: gass, væske og fast. Dessuten kan vann være vakkert, enten vi ser det som buldrende fosser, som stille sjøer eller, som vi skal se på her, i form av snøkrystaller.

Hver vinter dukker snøkrystallene opp, hvilket kan være til stor glede, men også forargelse. Ser vi nøye på dem ser vi at alle er forskjellige, men likevel med mange fellestrekk. Her skal vi se litt på hvorfor snøkrystallene er så like og likevel varierer så mye i form.


Hva er en krystall?

figur1 (56K)

Fig. 1. Et ordnet indre fører også til en ordnet fasade. Dersom en krystall er bygget opp av heksagonale enheter vil en fasade slik som vist til høyre gi en lavere energi enn den til venstre. Den sistnevnte har en mye mer uordnet fasade.

Før vi ser nærmere på snøkrystallene bør vi se litt på hva en krystall er. Krystaller er faste forbindelser, men det er slett ikke alle faste forbindelser som er krystaller. Det som skiller krystaller fra andre forbindelser er at det eksisterer et indre ordnet mønster. Atomene eller molekylene som krystallen består av sitter i et regelmessig mønster. For å beskrive detaljene i en krystall så behøver en bare å beskrive den minste enheten som mønsteret består av og så beskrive hvordan disse enhetene er stablet. Dette blir omtrent på samme måte som med gulvfliser. Det finnes mange faste forbindelser hvor den indre oppbygningen ikke danner et ordnet mønster, to eksempler er glass og tre. En stein vil derimot ofte bestå av en mengde med små krystaller.

Et ordnet mønster gir en ordnet ”fasade”. Atomene/molekylene ordner seg i et regelmessig mønster fordi dette er en gunstig måte å spare energi på. På samme måte som systemet sparer energi ved at den indre strukturen ordnes, så sparer systemet også energi ved at overflaten danner et regelmessig mønster. Når overflaten er så ordnet som mulig vil krystallen få plane flater og spisse kanter. Dersom en krystall hadde hatt form som en kule, så ville store deler av overflaten hatt liten grad av orden, se Fig. 1. Den indre strukturen i krystallen er på denne måten med på å forme flatene som dannes. Fig. 1. Et ordnet indre fører også til en ordnet fasade. Dersom en krystall er bygget opp av heksagonale enheter vil en fasade slik som vist til høyre gi en lavere energi enn den til venstre. Den sistnevnte har en mye mer uordnet fasade.