IJs (water)
IJs is de vaste vorm van water en kan zeer uiteenlopende vormen aannemen, variërend van een ijsberg, gletsjer of ijspegel, tot hagel of sneeuw.
Structuur
IJs is de vaste toestand van water en vormt vooral een kristallijne materie met een geordende kristalstructuur, dat in de vorm van kleine deeltjes een ijskristal wordt genoemd. Er bestaat echter ook amorf ijs met een willekeurig opgebouwde structuur. De kristallen van ijs hebben meestal in een hexagonaal kristalstelsel[1] met ribben a = 452,12 pm en c = 736,66 pm. De ruimtegroep is P63/mmc. Er bestaan echter ten minste vijftien verschillende vaste fasen voor water, die in de wetenschap als ijs-I tot en met ijs-XV bekendstaan. Elk van deze soorten ijs is stabiel onder een andere combinatie van druk en temperatuur. De kristalstructuur van de verschillende soorten ijs is niet eenvoudig te bepalen, niet het minst omdat het erg moeilijk is om een enkel geïsoleerd kristal te analyseren.
Fysische eigenschappen
Een unieke eigenschap van ijs is dat het bij de smelttemperatuur een ca. 10% lagere dichtheid heeft dan vloeibaar water. Door de beperkingen die de waterstofbruggen aan de watermoleculen opleggen (tetraëdrische omringing van de moleculen) in combinatie met het kristalrooster is het niet mogelijk een dichtere vaste stapeling te verkrijgen. In de thermodynamica heeft de lage dichtheid van ijs tot gevolg dat het onder hogere druk een lagere smelttemperatuur heeft; een vrij unieke eigenschap.
De lagere dichtheid van ijs heeft als gevolg dat ijs op water blijft drijven, en daardoor een isolerende laag vormt die ondiep water in de winter voor totale bevriezing behoedt. Dit heeft waarschijnlijk een grote rol gespeeld bij het ontstaan van het leven op aarde. Water krijgt vanaf 275 watermoleculen de typische ijskristalstructuur.[2]
Voorkomen
IJs komt in grote hoeveelheden voor op Antarctica en Groenland, vormt vele gletsjers en bedekt vele hoge bergketens. Deze ijslagen worden gevormd door neerslag in vaste vorm, en kunnen over een termijn van honderdduizenden jaren worden opgebouwd; in de klimaatanalyse vormen uitgeboorde cilinders uit deze ijslagen met hun ingesloten luchtbellen de beste historische archieven voor de samenstelling van de lucht over de eeuwen.
Vorming en smelting van de grote ijslagen heeft een grote invloed op onze planeet:
- Het ijs reflecteert een groot deel van de binnenkomende zonnestraling waardoor de atmosfeer koeler is
- Als er veel landijs is is het zeeniveau laag; als dit ijs smelt stijgt het zeeniveau
IJs dat zich op de bodem van een waterbekken bevindt, wordt grondijs genoemd. Een ijsplateau (of ijsplaat, ijsbarrière, schelfijs of ijsschol) is een stuk ijs dat in zee drijft na te zijn losgeraakt van een gletsjer of ijskap.
IJsvorming in de natuur
Wanneer de weersomstandigheden het toelaten zal slootwater, waterdamp (mist of lucht met een hoge luchtvochtigheid), dauw of regen door middel van rijpen of bevriezen vaste ijskristallen vormen. Deze zijn in verschillende opmerkelijke vormen te vinden in de natuur:[1]
Sloot- en zeewater
Neerslag
- IJskristal of sneeuwkirstal
- IJsnaalden in poolsneeuw
- Hagel
- IJsregen
- Sneeuw
Bodem of ondergrond
Afbeeldingen
- Voorbeelden van ijs
-
IJs op de pool -
Dichtgevroren meer -
Blok ijs, ca. 20 cm lang -
Een bevroren fontein in Parijs
Zie ook
- ↑ a b (en) Libbrecht, Kenneth G. (2001). Morphogenesis on Ice: The Physics of Snow Crystals. Engineering & science 1
- ↑ Pradzynski, C. (2012). A Fully Size-Resolved Perspective on the Crystallization of Water Clusters. DOI:10.1126/science.1225468
