Kar Kristallerinin Kimyası
Hiç kar tanelerine bakıp nasıl oluştuğunuz merak ettiğiniz oldu mu? Kar taneleri su buzunun belirli bir kimyasal halidir ve su buharından ibaret olan bulutlarda oluşurlar. Sıcaklık 32 ° F (0 ° C) veya daha soğuk olduğunda su sıvı halinden katı haline (yani buza) dönüşür. Sıcaklık, hava akımı, nem gibi birçok faktör kar tanelerinin şeklini ve boyutunu etkiler. Aynı zamanda suya kir ve toz parçacıkları karışabilir, kristalin ağırlığını ve dayanıklılığını etkileyebilir. Kir partikülleri, kar tanelerini ağırlaştırarak kristalde çatlaklara ve kırılmalara neden olur ve erimelerini kolaylaştırır. Kar tanelerinin oluşumu dinamik bir süreçtir. Tek bir kar tanesinin birçok farklı çevre koşuluyla karşılaşması muhtemeldir. Bu çevre koşulu bazen onu eritebilir, bazen büyümesine neden olabilir ve sürekli olarak yapısını değiştirir.
Yaygın Kar Kristali Şekilleri
Sizden bir kar tanesi çizmenizi istesek muhtemelen yaygın olarak bilinen altı kenarlı şekli çizeceksiniz. Aslında kar tanelerinin sıcaklığa ve oluştukları yere göre değişebilen farklı şekilleri vardır.
Altı kenarlı hekzagonal kristaller yüksek bulutlarda şekillenir. İğne biçiminde veya altı kenarlı düzlemsel kristaller ise orta yükseklikteki bulutlarda şekillenir. Alçak bulutlarda çok geniş kapsamlı altı kenarlı şekiller oluşur. Çok düşük sıcaklıklar, kristallerin kenarlarlarında daha keskin uçlu kar taneleri oluşturarak kar tanesi kollarının dallanmasına neden olabilir (dentritler). Daha sıcak koşullarda oluşan kar taneleri daha yavaş oluşur. Daha pürüzsüz ve daha az karmaşık şekiller elde edilir.
Fotoğraf : Farklı şekillerde kar kristalleri.
Sıcaklığa bağlı olarak oluşan şekiller:
(-4 °C ile 0 °C arası) – İnce altıgen plakalar
(-6 °C ile 0 °C arası) – İğne görünümlü
(-6 °C ile -10 °C arası) – İçi boş sütunlar
(-10 °C ile -12°C arası) – Girintili altıgenler
(-12 °C ile -16 °C arası) – Dendritler (dantel görünümlü altıgen şekiller)
Yıldız şeklindeki bir kar kristali, küçük bir altıgen plakanın oluşumuyla başlar ve kristal büyüdüğünde altı köşeden dallar filizlenir. Bulutların arasında yuvarlanırken, kristal sürekli değişen sıcaklıklara ve nemliliğe maruz kalır ve yaşanan her değişiklik, kolların biraz daha farklı büyümesini sağlar.
Kar kristalinin son şekli bulutların arasından geçtiği yol tarafından belirlenir. Bir kar tanesinin altı kolu da aynı yolu izlediğinden her biri aynı zamanda aynı değişiklikleri yaşar. Böylece altı kol eşzamanlı olarak büyür ve karmaşık ancak simetrik bir şekil alır.
Fotoğraf 2 : Kar kristalinin dallanması.
Kar Taneleri Neden Simetriktir?
Kar taneleri her zaman simetrik değildir. Eşit olmayan sıcaklıklar, kirin varlığı ve diğer faktörler bir kar tanesinin orantısız olmasına neden olabilir. Yine de çoğu kar tanesinin simetrik ve oldukça karmaşık olduğu doğrudur. Bunun nedeni kar tanelerinin şeklinin, su molekülünün iç düzenini yansıtmasıdır. Buzda ve karda olduğu gibi katı haldeki su molekülleri, birbirleriyle zayıf hidrojen bağları oluşturur. Bu bağların oluşması ile gerçekleşen sıralı düzenlemeler, kar tanesinin simetrik ve altıgen şekli ile sonuçlanır. Kristalizasyon sırasında, su molekülleri kendilerini hizalarlar ( Moleküller arası çekici kuvvetleri en üst düzeye, itme kuvvetlerini ise en aza indirmek için). Sonuç olarak su molekülleri, önceden belirlenmiş alanlar ve belirli düzenlemeler ile simetri oluşacak şekilde kendilerini hizaya sokarlar.
Fotoğraf 3 : Kristalizasyon sırasında oluşan hidrojen bağları.
Tüm Kar Taneleri Birbirinden Farklı Mı?
Evet ve hayır. Su moleküllerinin sayısı, elekronların dönüşü, hidrojen ve oksijenin izotop bolluğu gibi nedenlerden dolayı hiçbir kar tanesi aynı değildir. Öte yandan, iki kar tanesinin tam olarak aynı görünmesi mümkündür ve bir kar tanesi muhtemelen günün birinde kendiyle aynı görünen başka bir kar tanesi ile iyi bir eşleşme yaşayabilir. Bir kar tanesinin yapısını pek çok faktör etkilediğinden ve çevresel koşullara tepki olarak sürekli değiştiğinden, herhangi birinin aynı iki kar tanesi görmesi pek de olası değildir. (Koşulların doğru bir şekilde kontrol edilebildiği laboratuvarda, bilim insanları aynı ikiz kar taneleri yetiştirmeyi başarmışlardır).
Kaynak : thoughtco.com
