Τι συμβαίνει με τα σωματίδια ενός υγρού ως πάγωμα;

Όταν ένα υγρό όπως το νερό παγώνει, τα σωματίδια του υφίστανται μετάβαση από μια διαταραγμένη, κινητής κατάσταση σε μια εξαιρετικά διατεταγμένη, κλειδωμένη δομή. Αυτή η αλλαγή στις φυσικές ιδιότητες συμβαίνει λόγω του σχηματισμού ισχυρών διαμοριακών δυνάμεων μεταξύ των σωματιδίων.

Εδώ είναι τι συμβαίνει με τα σωματίδια ενός υγρού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατάψυξης:

Σχηματισμός συστάδων:

Αρχικά, καθώς μειώνεται η θερμοκρασία ενός υγρού, τα μόρια του επιβραδύνουν την κίνηση τους. Αυτό τους προκαλεί να γίνουν πιο κοντά ο ένας στον άλλο, σχηματίζοντας μικρές ομάδες ή ομάδες.

Σύνδεση και κρυστάλλωση:

Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται περαιτέρω, οι διαμοριακές δυνάμεις, όπως η δέσμευση υδρογόνου σε περίπτωση νερού, γίνονται πιο εμφανείς. Αυτές οι δυνάμεις προσελκύουν και ευθυγραμμίζουν τα μόρια σε τακτική ρύθμιση. Τα μόρια αρχίζουν να σχηματίζουν μια δομή που μοιάζει με πλέγμα, η οποία αντιπροσωπεύει το σχηματισμό κρυσταλλικών στερεών.

Σταθερές θέσεις:

Καθώς περισσότερα μόρια ενώνουν τους αναπτυσσόμενους κρυστάλλους, τα σωματίδια γίνονται κλειδωμένα στη θέση τους και χάνουν την ικανότητά τους να κινούνται ελεύθερα. Αυτή η περιορισμένη κίνηση οφείλεται στους ισχυρούς δεσμούς που συγκρατούν τα μόρια στις σταθερές θέσεις τους μέσα στην κρυσταλλική δομή.

Άκαμπτη δομή:

Η σφιχτά συσκευασμένη διάταξη των μορίων σχηματίζει μια άκαμπτη δομή που δίνει στο υγρό τις στερεές του ιδιότητες. Τα σωματίδια δεν είναι πλέον σε θέση να ρέουν το ένα το άλλο εύκολα, όπως έκαναν στην υγρή κατάσταση. Αυτή η ακαμψία είναι ο λόγος για τον οποίο τα στερεά διατηρούν το σχήμα τους και έχουν καθορισμένο όγκο.

Η μετάβαση από ένα υγρό σε στερεά κατάσταση κατά τη διάρκεια της κατάψυξης συνεπάγεται επίσης μείωση της κινητικής ενέργειας των σωματιδίων. Καθώς τα μόρια καθορίζονται στις θέσεις τους, η τυχαία τους κίνηση μειώνεται σημαντικά, συμβάλλοντας περαιτέρω στη σταθερότητα του στερεού.