- Copos
de nieve
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Los cristales de nieve siempre
crecen formando figuras hexagonales. Las formas son infinitas,
cada cristal es único, pero la simetría de todos
ellos es la misma.
El naturalista americano Wilson
A. Bentley (1865-1931) , un granjero autodidacto de un pequeño
pueblo de Vermont, dedicó 40 inviernos de su vida al estudio
de los minúsculos cristales que se aglomeran para formar
los copos de nieve. Llegó a examinar y fotografiar más
de 5000 gracias a su propio montaje de microscopio y cámara
fotográfica de las de entonces. Un verdadero pionero de
la fotomicrografía.
Impresionado por la belleza de
esas frágiles formaciones se dedicó a examinarlas
con detalle. Nunca llegó a encontrar dos exactamente iguales.
Hoy en día los científicos
usan microscopios electrónicos que nos permiten observar
cosas tan pequeñas como los cristales de nieve con un
detalle impresionante.
Las formas tan complicadas de
muchos de los critales de nieve se deben a sus procesos de crecimiento.
Bajo ciertas condiciones atmosféricas el agua se congela
y los cristales de hielo crecen rápidamente formando abundantes
ramificaciones como las del cristal del centro (dendritas).
En condiciones de crecimiento más lento los cristales
de nieve podrían dar lugar a formas más simples
como la del cristal de la izquierda.
Pero por qué hexagonal?, Como es que todos los cristales
de nieve están abocados a tener esa simetría?
La respuesta se encuentra en
lo más profundo de los cristales. Para encontrarla tendremos
que mirar los átomos y moléculas que los forman.
Y lo cierto es que a ese nivel no existe microscopio alguno que
nos permita simplemente echar un vistazo y comprender la respuesta.
Pero no pasa nada. Los científicos
han desarrollado métodos para "mirar" a los
átomos, no con microscopios sino con la magia de la física
y las matemáticas. Podemos por ejemplo obtener imágenes
de la forma en que se ordenan los átomos en los cristales
midiendo cómo se refleja un haz de rayos X en distintas
direcciones sobre el cristal y aplicando un tratamiento matemático
a los datos medidos. Esta técnica se conoce entre los
científicos con el sofisticado nombre de "cristalografía
de rayos X". Aquí la llamaremos "visión
por rayos X" y nos permitirá "ver" cómo
se enlazan los átomos de oxígeno e hidrógeno
para formar moleculas de agua y como se ordenan estas moléculas
unas con otras en el hielo sólido y en los cristales de
nieve
En el agua líquida también
hay moléculas de H2O, pero en ese caso se encuentran
más calientes que en el hielo. Eso significa que se mueven
más libremente y de hecho esa es la razón de que
el agua sea un líquido sin forma propia.
Pero cuando el agua se congela
las fuerzas de interacción entre moléculas de
H2O ganan a las fuerzas derivadas del movimiento térmico
y forman un conjunto rígido que presenta su estado más
estable (de menor energía) cuando se ordenan... precisamente
con simetría HEXAGONAL.
Por eso los cristales de nieve
son siempre hexagonales. La estructura de los cristales a nivel
atómico determina su forma final. Y éste
no es un ejemplo aislado !. La composición y la estructura
a nivel atómico y molecular es la clave que determina
la estructura, dureza y propiedades en general de todos los materiales
que nos rodean.
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