为什么雪花形成六角结构?

Question

众所周知,雪花形成漂亮的六角结构。下图显示了各种这样的结构是可能的(尽管通过各种方法不是一个详尽的清单):

雪花形成的机制是什么这些令人愉快的对称的六边形结构?还什么机制在每个不同形状不同的雪花吗?

Answer 1

冰生长在许多形式。中提到的其他的答案,所有的冰我们要观察冰Ih,但还有很多其他形式。看到这个水的相图:

_{图片由Cmglee在维基百科}

不同的冰政权生长不同的晶体形状。冰Ih六角晶体生长和在某些制度可以找到三角形和立方冰晶。这个六角形状的水分子中的键角形式变成固体晶格。

这个相图表示我们将体验冰Ih 0 C和-100 C和整个对流层之间的压力。这个冰晶是六角形的,但在这个水晶形式有许多冰晶体生长的习惯。

_{图像使用审时度势杂志,AMS}

这个情节是过度饱和的轴对冰($ e / e_ {si} > 1美元)和温度。这些水晶都是六角形的但是有些长瘦六角棱镜和一些非常薄而宽的六角板。雪花是树突C -10年和-22年之间,这些晶体生长和过度饱和液体水。

发生了什么是六角晶体6顶点连接其6边缘。这些顶点产生梯度增加蒸汽(事实上,尖锐的角,蒸汽梯度变得越强)。在高领域的过度饱和蒸汽迅速沉积增强蒸汽梯度和树枝晶形式的怀抱。特定形状的树突强烈取决于蒸汽梯度体验,进而影响强烈,目前的形状和生长环境。

引用:

• 羊肉、d和Verlinde, H。2011年:单个冰晶的汽相生长。物理和化学的云。剑桥大学出版社,8.3 Ch, 342 - 369。

Answer 2

H₂地球上阿冰结晶的结构称为“Ice-Ih”这是六角形。结构依赖于H的偶极子特性₂O-molecules。类似于什么水与离子将他们带入解决方案,晶体结构依赖于积极有利的偶极子的定位。Ice-Ih最有利的定位是一个(或多或少)平面六角环与负偶极子(氧气)面临着向内(或多或少)。邻近环在同一个平面和环在上方和下方平面由氢键在一起(积极的偶极子两个氢原子)。(见:六角冰(冰Ih))。

雪花都是不同的,因为晶体生长非常动态。而一个晶面生长另一个可以容易溶解。当雪花吹在空中左右,温度和湿度总是改变。这有额外的效果,有时有时晶体成核和晶体生长(积极有利的在不同的温度下)是活动的。虽然雪花降临相同的动态仍在继续。水晶与液态水和水分(H₂O-molecules。甚至水晶面临相互竞争导致例如解散分子内部和结晶。因为没有雪花经历同样的条件,同样的历史,每一个看起来有点不同(并不令人惊讶,因为实际上也不是两个锆石晶体,外观相似,或看起来像两朵花,等等……)。

Answer 3

添加两个Spießburger和凯西的优秀的答案,氢债券的原因有些雪花六面。他提到,但我认为它可以使用更多的外推。

www.physicsofmatter.com

上图显示了一个氧气原子与两个氢原子(水)。我们可以称之为共价键就我们的目的而言,虽然氢键倾向,在某些情况下(特别是水)有特殊的属性,这些属性使它独特的从其他共价键。这个键的结果是一个稍微负电荷附近附近的氧原子,稍微积极氢。

接下来会发生什么是,两个水分子将建立在一个特定的方式,相关费用:

www.doublexscience.org

你看,正如Spießburger提到的,水分子的偶极子允许水分子建立在上图所示的形状,一遍又一遍,结束了。这自然会发生,因为当水结冰时,它迫使分子靠近在一起(但有趣的是,最后的结果使冰密度小于液体的形式)。当这些分子建立时,你开始看到一个晶格:

www.doublexscience.org

晶格中的每个环有六个方面。每个点是一个氧原子。每一方都是一方是一个与一个氧氢键。雪花,只是这个键发生了很多次。

因此,尽管它可能不那么明显,我们可以解释六角结构的性质与高中/初中化学水平。

Answer 4

问的问题是“为什么雪花形成六角结构”。

我认为雪花是一个扁平的立方八面体的框架。

Answer 5

当Neo的回答改变方向的一个分子,分子链的移动。这种现象可能会带来像kaleidscope。