Die Wasserzustände sind in der Erdkruste und in der Atmosphäre vorhanden. Die Hydrosphäre besteht aus exorbitanten Massen von flüssigem Wasser, meistens salzig, die der Erde ihre charakteristische bläuliche Oberfläche verleihen; und an seinen weißen Polen zwei eisige Regionen, in denen sich Eis in Form von Polkappen vermehrt.
Was ihre Dämpfe betrifft, sehen wir ihre endgültige Entwicklung im Wolkenkondensat, wenn sie so zusammengeklumpt sind, dass sie das Sonnenlicht in seinen typischen weißlichen Farben reflektieren. Die Wolken, gasförmige Kolloide, setzen ihren Wassergehalt frei und verursachen Regen oder Niederschlag oder gefrieren zu winzigen Kristallen, die wie Schnee fallen.
Wasser, obwohl es eine einfache Verbindung zu sein scheint, verbirgt in seinen kristallinen Tropfen einen Strom unglaublicher Eigenschaften, der sich durch alle seine physikalischen Zustände erstreckt. Quelle: Pxhere.
Wenn Wasserdämpfe auf niedrige Höhen abkühlen, beschichten sie Gegenstände oder Oberflächen mit Frost, der wie Schnee aussieht, aber heller und kristalliner ist. Andererseits werden die Wasserpartikel in Nebel oder Nebel in mehr als einem Zustand kombiniert, da sie aus weniger dichten Kolloiden bestehen, die die Sicht der Zuschauer verwischen und aufhellen.
Von allen physischen Zuständen ist der wichtigste flüssig, da er einen großen Teil unseres Körpers und aller lebenden Organismen ausmacht.
Mal sehen, was die drei Zustände des Wassers sind:
Solide
Als Feststoff kann Wasser als Eis, Schnee oder Frost gefunden werden.
Eis
Eine Galerie mit blauen Gletschern. Quelle: Pxhere.
Die chemische Formel von Wasser lautet H 2 O, und sein Molekül kann als HOH geschrieben werden, dessen Geometrie eckig ist (Bumerang-Typ) und das im flüssigen Zustand drei Wasserstoffbrückenbindungen bilden kann.
Wenn die Temperatur sinkt und das Wasser abkühlt, nehmen die Moleküle vier solcher Brücken an, wodurch eine spezifische und sich wiederholende räumliche Anordnung entsteht: ein Wasserkristall. Dieser Kristall ist im Volksmund als Eis bekannt. Eis ist dann der feste Zustand von Wasser.
Beispiele für Eis finden sich in Getränkewürfeln, in Wasserflaschen, die im Kühlschrank gefrieren, auf den Oberflächen von Schwimmbädern oder Springbrunnen, die dem Winter ausgesetzt sind, oder in Gletschermassen.
Eis kann als farblose Blöcke erscheinen, aber je nach Verunreinigung oder Gehalt an eingeschlossener Luft weißlich werden. Es kann auch blassbläuliche Farbtöne anzeigen (oberes Bild), die die natürlichste Art und Weise darstellen, wie Licht mit Ihren Kristallen interagiert.
Somit ist das Wasser nicht ganz farblos oder kristallin: Es hat eine fast unmerkliche blaue Farbe. Diese Farbe verstärkt sich entsprechend der Konzentration und Verdichtung der vom Licht bestrahlten Wassermoleküle.
Schnee
Schneebedeckte Felder ähneln sandigen Oberflächen. Quelle: Matthias MeyerPexels.
Schnee ist auch Eis, dessen Kristalle jedoch kleiner sind, da sie aus mikroskopisch kleinen Wassertropfen gebildet wurden, die gefroren und in den Wolken schwebend waren. Diese Kristalle oder Schneeflocken agglomerieren, fallen in den Hohlraum und setzen sich auf den Oberflächen mit einem puderweißen Feststoff ab.
Die Morphologie des Schnees und seiner Arten entgeht jedoch dem meteorologischen Feld.
Frost
Frost wird an seinen markantesten und hellsten Kristallen erkannt. Quelle: Pixabay.
Frost ist auch eine der bekanntesten und am meisten bewunderten Eismanifestationen. Im Gegensatz zu Schnee entstehen seine Kristalle in geringen Höhen aufgrund der Ablagerung von Wasserdämpfen auf kalten Oberflächen. Die ersten Kristalle dienen als Kerne für die zweiten und so weiter, bis sich schuppige oder borstige Muster bilden (oberes Bild).
Flüssigkeit
Flüssiges Wasser ist sein wichtigster und lebenswichtigster Zustand, obwohl er nicht der am häufigsten vorkommende im Universum ist. Quelle: Pixabay.
Flüssiges Wasser ist das häufigste auf der Erde, obwohl dies für andere Planeten nicht gilt. Wir sehen es an den Ufern in seinen sprudelnden Wellen und dahinter am blauen Horizont mit seinen welligen Kämmen.
Die exorbitanten Volumina der Ozeane ermöglichen es ihnen, immer dunklere blaue Farben zu zeigen, wenn man in größere Tiefen hinabsteigt, in denen das Licht vollständig gestreut ist und seine Strahlen nichts beleuchten.
Süßwasser ist die Flüssigkeit, die alle Formen (die bekannt sind) des Lebens erhält, da ihre Moleküle innerhalb und außerhalb der Zellen enthalten sind.
Die energetischen Zustände von Wassermolekülen in Flüssigkeiten sind zufälliger und heterogener als in Eis: Wasserstoffbrückenbindungen werden ständig erzeugt und aufgebrochen, wenn sich die Moleküle von flüssigem Wasser von einer Seite zur anderen bewegen.
Aus flüssigem Wasser wird die Existenz von Regionen mit niedriger und hoher Dichte untersucht; das heißt, Bereiche der Flüssigkeit, in denen die Moleküle stärker gruppiert sind als in anderen. Glasiges und hochviskoses Wasser wird sogar als Flüssigphasenübergang unter hohem Druck bezeichnet.
Gasförmig
In den heißen Quellen oder Geysiren können Sie die Wasserdämpfe sehen. Quelle: Pixabay.
Wenn Wasser verdunstet, gehen seine H 2 O- Moleküle in den gasförmigen Zustand oder in die Dampfphase über: Wasserdampf. Diese Dämpfe sind farblos, aber wenn ihre Konzentration hoch ist, können sie als weißer Rauch angesehen werden, der beim Kochen von Wasserkesseln, in heißen Quellen oder in kochenden Jets von Geysiren charakteristisch ist.
Sobald die Wasserdämpfe zum Himmel aufsteigen, beginnen sie sich abzukühlen und bilden mikroskopisch kleine Wassertropfen, die in der Luft schweben. Alle von ihnen sind als Wolken bekannt, die groß genug sind, um alle Farben des Sonnenlichts zu reflektieren, und mit anderen in der Atmosphäre vorhandenen Partikeln gemischt sind.
Andere
Wenn ein Eis erhitzt wird, bildet sich flüssiges Wasser und dies wiederum Wasserdampf. Dies ist bei atmosphärischem Druck so; Dieser Druck kann jedoch ebenso wie die Temperatur manipuliert werden, um das Wasser feindlichen Bedingungen auszusetzen, wie sie im Kosmos zu finden sind, insbesondere innerhalb der eisigen Planeten wie Uranus und Neptun.
Wasser unter Druck (in der Größenordnung von Hunderten von GPa) und überwältigenden Temperaturen (Tausende von Grad Celsius) erhält physikalische Zustände, deren Eigenschaften nicht mehr mit herkömmlichem Eis und seinen Polymorphen sowie mit Flüssigkeit und seinen Dämpfen übereinstimmen.
Einer dieser Zustände ist beispielsweise Eis XVIII, das mehr als Eis ein superionischer Feststoff mit metallischen Eigenschaften ist; es trägt Protonen in sich anstelle von Elektronen. Es wird angenommen, dass es, wenn es in nennenswerten Mengen erhalten werden könnte, wie heiße schwarze Kristalle aussehen würde - schwarzes Eis.
Verweise
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