[escepticos] RE: [escepticos] ¿Por que la nieve tiene 6 brazos?, iguales simetricos y planos

["Pedro J. Hernández" <pjhdez@...>]

> Recuerdo las clases de cristalografia en ciencias, y las de quimica,
>....blabla el monoclinico....   blabla ... las distancias y los
>angulos..... energ. de cristalizacion ....y blabla blablabla. Muy bonito
>todo.

pura taxonomía, amigo mío. A mí me aburría mucho.

> Pero en un copo de nieve se me quedan cortas las esplicaciones, supongo
>que habra que partir de estos supuestos;
> - los atomos existen (los vio Eloy)
> - estos forman moleculas de agua
> - estas cristalizan en nieve
> - la nieve se forma de vapor sobre enfriado (Temperatura inferior a la de
>congelacion del agua, pero que no congela por "despiste")
> - el copo nace de una "semilla", polvo o molecula que se da cuenta que
>puede congelarse, y a partir de ella cristaliza el resto ("se lo dice").

Hasta aquí creo que todo es correcto. Veamos cómo nos desacemos del
"despiste" y de "se lo dice"

> Como los copos tienen 6 brazos, todos iguales, simetricos y planos supongo
>que:
> - los atomos "hablan entre ellos"para ponerse de acuerdo en la geometria

Por lo visto no hay dos copos de nieve que sean idénticos. Yo no me he
parado nunca a observarlos, pues en Canarias nieva más bien poco. Pero vamos
al asunto. El agua en estado sólido tiene tendencia microscópica a adquirir
una geometría hexagonal. Esto es debido a que las moléculas de agua tiene
una geometría que puedes imaginar como triangulitos con el átomo de oxígeno
en un vertice y los de hidrógeno en los otros dos vértices. El ángulo entre
las direcciones de los dos átomos de hidrógeno es de unos 105 grados y un
pelín más. Bueno, pues cuando el movimiento térmico no es escesivo (el agua
se enfría y la velocidad media de las moléculas es más baja), las
interacciones moleculares consiguen estabilizar a las moléculas. De alguna
manera, si juntas triangulitos que tienden a pegarse unos a otros (hazte un
dibujito) veras que una posibilidad es una estructura hexagonal. Pero, ¡un
momento!, para ello parecería necesario que el ángulo interior debería ser
de 120º para formar un hexágono (si lo imaginas como tres triangulos
situados uno tras otro). Bueno, pues la fuerzas de enlace se las arreglan
para abrir un poco los hidrógenos. Los detalles de cómo los enlaces se las
arreglan para esto son complicados y no llego tan lejos. Es una
configuración que minimiza la energía del sistema, que es la forma que los
físicos tienen de decir, que bueno, que apáñatesla tú con los detalles
matemáticos del asunto.
>
>
> ¿SI ONO?, ¿Cual es este lenguaje?, ¿por que en la congelacion del agua
>sobreenfriada la geometria es otra?, si amputasemos un brazo ¿este
>regeneraria el copo (+/-) cuan estrella de mar?

En el hielo normal (por llamarlo de alguna manera) el proceso de congelación
se produce de fuera a dentro y la capa de hielo que se va formando crece de
forma regular y con una velocidad controlada por la capacidad de la misma
capa exterior que se va formando para dispersar o evacuar el calor que se va
generando en el proceso de congelación. Mientras, en un copo de nieve que
empieza a formarse a partir de una "semilla" y que cae atravesando
atravesando más vapor de agua (el de aire) se produce un crecimiento
inestable del cristal. Según explica Jaimes Gleick en Caos, hay un delicado
balance entre la tendencia a la inestabilidad que crea la difusión del calor
en el copo en formación y la tendencia a la estabilidad que crean las
fuerzas de tensión superficial. Éstas, por lo visto tienen un papel lo
suficientemente relevante para que la geometría básica a la que tiende la
estructura del agua sólida se manifieste a gran escala en los seis brazos
característicos de la simetría hexagonal de la que hablábamos anteriormente.
El proceso de crecimiento de un cristal en estas condiciones es uno de esos
procesos no lineales en los que el resultado final depende mucho de las
condiciones inciales de formación del cristal (aquí, condiciones iniciales
no sólo se refieren a las que reinaban cuando se empezó a formar el copo,
sino cuando se empezaba a organizar cualquier subestructura posterior del
copo). El resultado es que todos los copos comparten una simetría básica,
pero una subestructura muy diferente.
    Un detalle que se me ha quedado es responderte por qué hace falta una
semilla. Vamos a ver porqué lo del "despiste". El asunto es que el agua
sobreenfriada se encuentra en una situación de equilibrio inestable. Esto
significa que es muy sensible a cualquier variación del entorno, por pequeña
que sea. La semilla es la que crea esa variación. Desde luego que esto no
constituye una explicación, ¿por qué el agua sobreenfriada es inestable?,
¿Por qué se sobrenfría el agua y no se va a la fase del hielo directamente,
como nos enseñaron en la escuelita?. Lo poco que me enseñaron a mí sobre
este proceso es simplemente descriptivo. La explicación profunda la
desconozco, pero me ha picado la curiosidad y prometo enterarme del asunto

Esta es la explicación gruesa que puedo darte del asunto, para más detalles
tendrás que buscar a alguien que domine los detalles. Cuando encuentre
bibliografía adecuada te la indico. Y si algún día logro entender los
detalles del asunto, pues intentaré explicarlo algo mejor.

un saludo
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Pedro J. Hernández
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