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|contenido=el '''Dr.C [[Elio Lázaro Amador Lorenzo]]''', perteneciente a la '''[[Universidad Agraria de La Habana]]''' (UNAH).
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'''Hielo''': Del latín gelum, el hielo es el [[agua]] convertida en un cuerpo sólido y cristalino. Este estado es posible a través de un descenso suficiente de la temperatura. El agua pura que se encuentra al nivel del [[mar]] se congela a los 0ºC. Esto quiere decir que, al llegar a dicha [[temperatura]], se transforma en un sólido cristalizado.
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El agua tiene una particularidad que comparte con pocas sustancias: al congelarse, disminuye su densidad, por lo que aumenta su volumen. Esta característica permite que los océanos polares no se congelen en todo su volumen, ya que el hielo flota en el agua y queda sometido a los cambios de temperatura de la atmósfera. Por lo tanto, terminan derritiéndose o generando un iceberg.
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El hielo seco, también conocido como [[nieve]] carbónica, es el estado sólido del [[dióxido de carbono]]. Cuando se evapora o sublima, no deja residuos de humedad (por eso lo de hielo seco). Como su punto de sublimación es muy bajo y además no deja residuos líquidos, el hielo seco es un refrigerante muy utilizado.
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''' Hielo '''. Agua congelada, es decir, en estado sólido, uno de los tres estados naturales del [[agua]]. Se reconoce por su [[temperatura]], su color blanco níveo, su flotabilidad y ser muy frío al tacto. El agua pura se congela a 0 °C cuando se halla sometida a una [[atmósfera]] de presión. El hielo es el nombre común del agua en estado sólido; otras denominaciones son la [[nieve]], la escarcha, el [[granizo]], etc.
  
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Por otra parte, se denomina hielo azul al resultado del fenómeno que ocurre cuando nieva sobre un glaciar. La temperatura hace que la nieve se comprima, pase a formar parte del glaciar y sea arrastrada por éste hacia algún cuerpo de agua, como un río o lago. En el recorrido, las burbujas de aire que se encontraban en el hielo son expulsadas y el tamaño de los cristales de hielo aumenta, por lo que se vuelve más claro.
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== Tipos de hielo ==
  
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==¿Funciones que tiene?==
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En el hielo, como en la mayoría de los sólidos, las moléculas se acomodan en una formación ordenada. Sin embargo, dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, es posible que adopten diferentes formas de ordenarse. A partir de [[1900]], Gustave Tamman y posteriormente en [[1912]] Percy Bridgman hicieron experimentos sobre el hielo aplicándole diferentes presiones y temperaturas, y obtuvieron hielos diferentes con mayores densidades a la normal (posteriormente se encontraron muchos más tipos de hielo). Todas estas formas de hielo tienen estructuras más compactas (diferentes formas de un elemento existentes en el mismo estado físico), o sea que se forman varias modificaciones alotrópicas o alótropos.
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*Uno de los tres estados del agua, es decir, estado sólido,  que se logra a temperatura de 0 grados sobre la superficie del mar (los otros estados del agua en la naturaleza son, el liquido y gaseoso).
 
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*Posee una de las características mas singulares de una sustancia, que cuando se solidifica aumenta su volumen, a diferencia de la gran mayoría,  que lo reducen, por ello el agua que penetra en las grietas de las rocas,  al congelarse, producen fuertes presiones sobre estas y son capaces de romperlas, como un cristal al caer al suelo.
 
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*Su densidad, decrece con la disminución de la temperatura (0,9168 g/cms3), haciéndose menor que el agua liquida , lo que le permite " flotar" en ella.
 
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*Tiene una estructura cristalina, en forma mayoritariamente hexagonal ( la mas común en la naturaleza) y atendiendo a factores de temperatura y presión ,estas estructuras, cambian, determinando diferentes tipos de hielo (1,2,3,4,5,6,7,8,), que podrían ser comunes en otros planetas, donde puedan existir estas condiciones .A grandes presiones el hielo se "compacta " y aumenta su densidad , permitiendo ciertas facilidades a las grandes masas de hielo (glaciales témpanos etc.) que erosionan la superficie por donde se deslizan.
 
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*Fusión del hielo , es cuando se mezcla con [[cloruro de sodio]] y esto hace que se cree una interfase (eutectica) en su superficie a cierta concentración de esta sal y a una temperatura determinada , aunque es imposible calculando concentraciones diferentes, lograr que se fusione totalmente el mismo (esta propiedad impide que el agua de los océanos de zonas glacidas se solidifique completamente)
 
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*El color azulado del hielo , se debe a que como sabemos la luz solar esta compuesta de diferentes colores y es el azul, el que mas energía posee, al cruzar estos rayos grandes masas de hielo , donde además hay burbujas de aire "encerradas" , las otras ondas de los colores (amarillo , rojo) lo atraviesan, pero las azules quedan "atrapadas", es decir no se reflejan, dando entonces ese color azulado, que percibimos.
 
  
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==Tipos De Hielo==
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Los tipos de hielo conocidos son los siguientes:
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El hielo es agua liquida congelada. Es uno de los tres estados naturales del agua.
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El agua pura se congela a la altitud del nivel del mar a 0°C. El agua, junto con el galio, bismuto, ácido acético, antimonio y el silicio, es una de las pocas sustancias que al congelarse aumentan de volumen (es decir, que disminuye su densidad); la mayoría de las otras sustancias se contraen al congelarse. Esta propiedad evita que los océanos de las regiones polares de la Tierra se congelen en todo su volumen, puesto que el hielo flota en el agua y es lo que queda expuesto a los cambios de temperatura de la atmósfera.  
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*Hielo Ih (Todo el hielo que se forma en la biosfera terrestre es hielo del tipo Ih, a excepción de una pequeña cantidad de hielo Ic. Los cristales de hielo tienen forma hexagonal).
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La densidad típica del hielo a 0 °C suele tomarse como 916,8 kg/m3 o como 0,9168 g/cm3.
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*Hielo Ic (baja temperatura, cúbica centrada en las caras, densidad aproximadamente 900 kg/m³).
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Aumento del volumen y decrecimiento de la densidad al solidificarse
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*Hielo II (baja temperatura, ortorrómbica centrado, densidad aproximadamente 1200 kg/m³).
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El agua tiene un comportamiento diferente a la mayoría de líquidos: cuando pasa a estado sólido aumenta de volumen. Esto es así porque la densidad del hielo es menor que la del agua. Como consecuencia de este fenómeno, el hielo flota en el agua.
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*Hielo III o Iii (baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1100 kg/m³).
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Si se llena completamente de agua un recipiente y se lo cierra herméticamente para luego congelarlo, al solidificarse el agua generará una enorme presión que si no es soportada por el recipiente, éste se deformaría o estallaría.
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*Hielo V (alta presión, baja temperatura, monoclínica de base centrada, densidad aproximadamente 1200 kg/m³).
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Cuando el agua líquida baja de temperatura y llega a 0 °C, su densidad es de 999,9 kg/m3 (permaneciendo en estado líquido).  
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*Hielo VI (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1300 kg/m³).
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Si se retira del líquido un poco más de calor, pasa al estado sólido y sufre una intempestiva disminución de densidad (y un consiguiente aumento de volumen), pasando a tener una densidad de 916,8 kg/m3 (a la misma temperatura, vale decir 0 °C)
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*Hielo VII (alta temperatura, alta presión, cúbico sencilla, densidad aproximadamente 1700 kg/m³).
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Una consecuencia de todo ello es que el agua se congela de arriba hacia abajo. En lugares donde la temperatura es menor de 0 °C el agua del mar y de los lagos se enfría. Cuando empieza a congelarse, el agua en lugar de precipitarse al fondo queda en la superficie y flota. Todo esto permite que el agua y los seres vivos del fondo queden resguardados de las temperaturas...
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*Hielo VIII (alta presión, tetragonal centrada, densidad aproximadamente 1600 kg/m³).
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*Hielo IX (alta presión, tetragonal, densidad aproximadamente 1200 kg/m³).
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*Hielo XII (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1300 kg/m³).
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== Estructura ==
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El hielo se presenta en 12 estructuras o fases cristalinas diferentes. A las presiones habituales en el medio terrestre (en el entorno de la presión atmosférica), la fase estable suele denotarse como fase I según la terminología de Tamman. Dicha fase I presenta dos variantes relacionadas entre sí: el hielo hexagonal, denotado Ih, y el hielo cúbico, Ic. El hielo hexagonal es la fase más común, y la mejor conocida: su estructura hexagonal puede verse reflejada en los cristales de hielo, que siempre tienen una base hexagonal. El hielo cúbico Ic se obtiene por deposición de vapor de agua a temperaturas inferiores a –130 °C, por lo que no es tan común; aun así, a unos –38 °C y 200MPa de presión, situación esperable en los casquetes polares, ambas estructuras están en equilibrio termodinámico.
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El hielo Ih presenta una estructura hexagonal en la que cada átomo de [[oxígeno]] de una molécula de [[agua]] tiene otros cuatro átomos de [[hidrógeno]] como sus vecinos más próximos, situados en los vértices de un tetraedro regular cuyo centro es el átomo de oxígeno de interés. Esta unidad tetraédrica es común a todas las demás fases del hielo, y se debe al hecho de que el ángulo entre átomos de hidrógeno en la molécula de agua libre H-O-H es de 104,52º, en vez de 90º. El ángulo tetraédrico entre O-O-O es de 109,47º. Para temperaturas de interés terrestre, la distancia entre átomos de oxígeno O-O es de 0,276 nm y entre O-H de 0,0985 nm. La unión entre átomos intramoleculares es de enlaces covalentes simples y por tanto muy estables, mientras que la unión intermolecular se produce por enlaces de puente hidrógeno relativamente débiles, lo cual explica la relativamente baja temperatura de fusión del hielo. Los parámetros de red más relevantes son el lado hexagonal a=0,451 nm, y la altura del prisma hexagonal c=0,7357 nm. Estos valores pueden variar ligeramente con la temperatura, pero la relación entre ambos, c/a=1,628, permanece prácticamente estable y muy cercana al valor óptimo de c/a=1,633, teorizado para esferas sólidas en contacto formando la misma estructura hexagonal. La estabilidad del parámetro c/a explica el hecho de que la expansión térmica del hielo se produzca de manera isotrópica. Por su parte, el hecho de que el hielo Ih tenga una estructura hexagonal explica la anisotropía usualmente observada en sus propiedades mecánicas: el módulo de Young, por ejemplo, que se sitúa en el entorno de E=9-10GPa para cristales puros, presenta isotropía radial, y varía considerablemente según la dirección de la deformación; la resistencia mecánica, situada en el entorno de 1MPa para cristales puros en la dirección basal, puede alcanzar los 7MPa en ciertas configuraciones.  
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La presencia de impurezas en la red es práula, salvo para algunas sustancias puntuales como el fluoruro de amonio, NH4F. Los defectos cristalinos pueden ser cuatro: vacantes, intersticiales, iónicos o de Bjerrum, los dos últimos siendo exclusivos del hielo y estando relacionados con la rotación de hidrógenos de una molécula de [[agua]] en la red.
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En todo caso, la estructura Ih del hielo es poco compacta —lo cual explica su menor densidad con respecto a la fase líquida— sobre todo si se compara con estructuras análogas en otros materiales cristalinos como los metales. El factor de empaquetamiento es de 0,34, muy inferior al 0,74 típico de los metales. Ello se explica por la repulsión de átomos de [[hidrógeno]] y [[oxígeno]] conforme se compacta la red. De hecho, esta repulsión lleva a que, cuando la presión sobre la red hexagonal es lo suficientemente elevada, esta estructura deje de ser estable y aparezcan otras que la sustituyan.
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En efecto, el resto de fases cristalinas se producen a presiones mucho más altas, y hasta [[1900]] eran desconocidas. De hecho, no existen en la [[Tierra]], pues los casquetes polares terrestres son demasiado finos como para permitir la aparición de fases estables distintas al hielo Ih. Sin embargo, la situación es distinta en las grandes lunas heladas del sistema solar como Europa o Tritón, donde se postula que las presiones en el núcleo son lo suficientemente elevadas como para asegurar la aparición de fases estables distintas a la Ih, que a dichas presiones sería inestable. Las fases cristalinas de alta presión mejor conocidas son las fases II y III; en laboratorio sólo se han estudiado las fases II, III, V y VI, mientras que el resto permanecen básicamente desconocidas.
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La estructura del hielo II es romboidal. Este hielo se forma a unos 238K para presiones de 283 atmósferas, y su densidad es de 1193 kg/m³ por ser una estructura mucho más compacta. El hielo III es tetragonal, y aparece a unos 246 K y 276 atm, siendo su densidad de 1166 kg/m³. El hielo V es monoclínico, apareciendo a 237,5 K y 480 atm, con una densidad de 1267 kg/m³. El hielo VI es tetragonal, y aparece a 237,5K para 777atm, con una densidad de 1360 kg/m³. Todas estas fases son esencialmente frágiles, aunque presentan gran tendencia a la fluencia en el tiempo (creep) y cierto comportamiento viscoelástico.
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Aunque inicialmente se creía que eran fases nanocristalinas, aparte de las fases cristalinas arriba mencionadas, el hielo puede aparecer en dos fases amorfas (vítreas): el hielo amorfo de baja densidad (940 kg/m³ a –196 °C y 1atm) y el hielo amorfo de alta densidad (1170 kg/m³, mismas condiciones). La formación del hielo amorfo es complicada, y se relaciona con el tiempo de solidificación dado al [[agua]]; puede formarse por condensación de vapor por debajo de –160 °C, por colapso de la estructura Ih bajo elevada presión por debajo de –196 °C. En todo caso, salvo en ciertas situaciones muy concretas, no son fases comunes en la [[Tierra]].
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== El hielo como mineral ==
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En mineralogía es aceptado como mineral válido por la [[Asociación Mineralógica Internacional]], pues es un sólido estable a temperaturas de menos de 0 °C. Se clasifica en el grupo 4 de minerales óxidos al ser un óxido de hidrógeno, normalmente con abundantes impurezas.
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== Color del hielo ==
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En ciertas ocasiones el hielo se ve de color azul.
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La luz blanca del [[Sol]] está realmente formada por una mezcla de colores, desde el rojo al violeta, como se comprueba cuando se hace pasar un rayo de luz a través de un prisma de vidrio, o en el arco iris. Las ondas de luz más azuladas tienen más energía que las amarillas o las rojas. La [[nieve]] es blanca porque toda la luz que le llega es reflejada en una capa muy delgada que se encuentra en su superficie. Las pequeñas burbujas de aire que están atrapadas en el hielo refleja la luz, múltiples veces y todos los colores, desde el rojo al violeta, escapan, de modo que la luz que recibimos es luz blanca.  
  
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==El color del hielo==
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El hielo aparece azul cuando tiene una consistencia muy alta y las burbujas de aire no impiden el paso de la luz a través de él. Sin el efecto «dispersivo» de las burbujas, la luz puede penetrar en el hielo siendo absorbida paulatinamente en su camino hacia las partes más profundas. Los fotones rojos, que tienen menor energía que los azules, penetran menos distancia y son absorbidos antes. En promedio, la absorción de luz roja en el hielo es seis veces más eficiente que la absorción de luz azul; por tanto, cuanta más distancia viaje un haz de luz blanca pierde en su camino más y más fotones rojos, amarillos, verdes… y son los azules los que «sobreviven». Esta es la razón del color azul del hielo puro, y de un [[glaciar]] o de un [[iceberg]].
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===¿Por qué el hielo es azul en contraste con el color blanco de la nieve?===
 
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*La luz blanca del sol está realmente formada por una mezcla de colores, desde el rojo al violeta, como se comprueba cuando se hace pasar un rayo de luz a través de un prisma de vidrio, o en los arco iris.
 
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Las ondas de luz -o “fotones” si consideramos que la luz también se comporta como un flujo de partículas- más azuladas tienen más energía que las amarillas o las rojas.
 
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*La nieve es blanca porque toda la luz que le llega es reflejada en una capa muy delgada que se encuentra en su superficie. El color blanco de la espuma de una cerveza oscura tiene el mismo origen. Las pequeñas burbujas de aire que están atrapadas en el hielo (o en la espuma) reflejan la luz múltiples veces y todos los colores, desde el rojo al violeta, escapan, de modo que la luz que recibimos es luz blanca.
 
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*El hielo aparece azul cuando tiene una consistencia muy alta y las burbujas de aire no impiden el paso de la luz a través de él. Sin el efecto “dispersivo” de las burbujas, la luz puede penetrar en el hielo siendo absorbida paulatinamente en su camino hacia las partes más profundas. Los fotones rojos, que tienen menor energía que los azules, penetran menos distancia y son absorbidos antes. En promedio, la absorción de luz roja en el hielo es seis veces más eficiente que la absorción de luz azul, por tanto cuanto más distancia viaje un haz de luz blanca, en su camino va perdiendo más y más fotones rojos, amarillos, verdes… y son los azules los que “sobreviven”.  
 
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*En contraste con el hielo de los glaciares y de los icebergs, también encontramos flotando pequeños trozos de hielo de una pureza y consistencia extraordinarias, prácticamente sin ningún aire en su interior.  Os puedo asegurar que el cristal de roca no es ni de lejos tan bonito como uno de esos trozos de hielo. Al ser pequeños, la luz los atraviesa sin quedar absorbida y se ven totalmente transparentes.  
 
  
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===Estructura cristalina===
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Dicho de otra manera, el hielo más compacto, como el hielo glaciar, se comporta de una forma especial al recibir la luz. Al incidir un rayo de luz, solo el componente azul de la [[radiación solar]] tiene la suficiente energía para penetrar en el interior de la masa de hielo. Por ello, al absorber los otros colores, el hielo glaciar aparece de color azul.
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La primera clasificación que se puede hacer de materiales en estado sólido, es en función de cómo es la disposición de los átomos o iones que lo forman. Si estos átomos o iones se colocan ordenadamente siguiendo un modelo que se repite en las tres direcciones del espacio, se dice que el material es cristalino. Si los átomos o iones se disponen de un modo totalmente aleatorio, sin seguir ningún tipo de secuencia de ordenamiento, estaríamos ante un material no cristalino ó amorfo.
 
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*Estructura cristalina de los materiales
 
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Los materiales sólidos se pueden clasificar de acuerdo a la regularidad con que los átomos o iones están ordenados uno con respecto al otro.
 
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Un material cristalino es aquel en que los átomos se encuentran situados en un arreglo repetitivo o periódico dentro de grandes distancias atómicas; tal como las estructuras solidificadas, los átomos se posicionarán de una manera repetitiva tridimensional en el cual cada átomo está enlazado al átomo vecino más cercano. Todos los metales, muchos cerámicos y algunos polímeros forman estructuras cristalinas bajo condiciones normales de solidificación.
 
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*Celda Unitaria.- es el agrupamiento más pequeño de átomos que conserva la geometría de la estructura cristalina, y que al apilarse en unidades repetitivas forma un cristal con dicha estructura.
 
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Una celda unitaria se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del paralelepípedo. Esto se traduce en siete parámetros de red, que son los módulos, a, b y c, de los tres vectores, y los ángulos a, ß y ? que forman entre sí. Estos tres vectores forman una base del espacio tridimensional, de tal manera que las coordenadas de cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos por combinación lineal con los coeficientes enteros.  
 
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*La estructura cristalina de un sólido depende del tipo de enlace atómico, del tamaño de los átomos (o iones), y la carga eléctrica de los iones en su caso).
 
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Existen siete sistemas cristalinos los cuales se distinguen entre sí por la longitud de sus aristas de la celda (llamados constantes o parámetros de la celda) y los ángulos entre los bordes de ésta. Estos sistemas son: cúbico, tetragonal, ortorrómbico, romboédrica (o trigonal), hexagonal, monoclínico y triclínico.
 
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*Los diferentes sistemas cristalinos se forman por el apilamiento de capas de átomos siguiendo un patrón particular.
 
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Un sólido cristalino la CAPA en el espacio de una estructura elemental paralelepipédica denominada celda unitaria. En función de los parámetros de red, es decir, de las longitudes de los lados o ejes del paralelepípedo elemental y de los ángulos que forman, se distinguen siete sistemas cristalinos:
 
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a=b=c ; a=b=g=90º a=b¹c; a=b=g=90º a¹b¹c; a=b=g=90º
 
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a1=a2=a3  a=b ¹ c; a=b=90º ; g =120º  a¹b¹c; a = g = 90º    ñb90º                         
 
  
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a¹b¹c; a, g,  b ¹ 90º
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== Formación de hielo sin agua ==
  
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===Fases Del Hielo===
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Las fases sólidas de algunas otras sustancias también reciben el nombre de hielo, sobre todo en el contexto astrofísico: el hielo seco es un término comúnmente utilizado para el [[dióxido de carbono]] sólido. Un monopolo magnético de hielo también se puede llevar a cabo al aislar los materiales magnéticos en los cuales los momentos magnéticos imitan la posición de los protones en el [[agua]] de hielo y se rigen por limitaciones energéticas similares a las reglas de Bernal-Fowler, derivados de la frustración geométrica en la configuración de un protón en el hielo de agua. A estos materiales se les denomina hielos de espín.
−
El hielo presenta 12 estructuras o fases cristalinas diferentes. A las presiones habituales en el medio terrestre (en el entorno de la presión atmosférica), la fase estable suele denotarse como fase I según la terminología de Tamman. Dicha fase I presenta dos variantes relacionadas entre sí: el hielo hexagonal, denotado Ih, y el hielo cúbico, Ic. El hielo hexagonal es la fase más común, y la mejor conocida: su estructura hexagonal puede verse reflejada en los cristales de hielo, que siempre tienen una base hexagonal. El hielo cúbico Ic se obtiene por deposición de vapor de agua a temperaturas inferiores a -130 °C, por lo que no es tan común; aún así, a unos -38 °C y 200MPa de presión, situación esperable en los casquetes polares, ambas estructuras están en equilibrio termodinámico.
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Los tipos de hielo conocidos son los siguientes:
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== Bibliografías ==
−
*Hielo lc (baja temperatura, cúbica centrada en las caras, densidad aproximadamente 900 kg/m3).  
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*Hielo II (baja temperatura, ortorrómbica centrado, densidad aproximadamente 1.200 kg/m3).  
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{{Columnas}}
−
*Hielo III ó Iii (baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1.100 kg/m3).  
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−
*Hielo V (alta presión, baja temperatura, monoclínica de base centrada, densidad aproximadamente 1.200 kg/m3).  
+
*BRENESR, ROJASLF. El agua: sus propiedades y su importancia biológica. Acta Académica. 2005.
−
*Hielo VI (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1.300 kg/m3).  
+
*Aguilera Mochón, J.A. (2017) El agua en el cosmos, p. 30.
−
*Hielo VII (alta temperatura, alta presión, cúbico sencilla, densidad aproximadamente 1.700 kg/m3).
+
*Serway, Raymond A.; Faughn, Jerry S. (2001). Física. Pearson Educación. ISBN 978-970-26-0015-2.
−
*Hielo VIII (alta presión, tetragonal centrada, densidad aproximadamente 1.600 kg/m3).
+
*UNESCO, 1992. Clasificación de masas de agua en relación con sus pretendidos usos. En: El control de la eutrofización en lagos y pantanos. Ediciones Pirámide, S.A., Madrid. 315-355 pp.
−
*Hielo IX (alta presión, tetragonal, densidad aproximadamente 1.200 kg/m3).  
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*Hielo XII (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1.300 kg/m3).  
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{{Nueva_columna}}
 +
*J. M. Rodríguez and R. Marín, Fisicoquímica de aguas, 1st ed. Madrid, España: Diaz de Santos, 1999
 +
*Bach, J. & Brusi, D. (1988) Reflexiones y recursos sobre la didáctica del ciclo del agua, Revista de Geología 2, 223-232
 +
*Camilloni, I. y C. Vera: El aire y el agua en nuestro planeta, Buenos Aires, EUDEBA, 2006.
 +
 
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{{Final_columnas}}
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== Fuentes ==
  
−
==Vease también==
+
*[https://definicion.de/hielo/ Definición.de]
−
*[[Agua]]
+
*[https://www.fundacionaquae.org/pasa-hielo-no-flota/ Fundación Aquae]
 +
*[https://water.usgs.gov/gotita/earthglacier.html/ Servicio Geológico de Estados Unidos]
 +
*[https://www.um.es/docencia/barzana/FIS/Agua-propiedades-unicas.html/ Universidad de Murcia – España]  
 +
*[https://www.meteorologiaenred.com/hielo-seco.html/ Meteorología en Red]
 +
*[http://www.fi.uba.ar/archivos/ArtMasa%20Especifica%20Final.pdf/ Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires – Argentina]
 +
*[https://www.geoenciclopedia.com/edades-de-hielo/ GeoEnciclopedia]
 +
*[https://www.ambientum.com/ambientum/ciencia/existe-el-hielo-solido-y-liquido-al-mismo-tiempo-2.asp/ Ambientum – Portal del Medio Ambiente]
 +
*[https://www.worldwildlife.org/descubre-wwf/historias/por-que-se-estan-derritiendo-los-glaciares-y-el-hielo-marino/ Fondo Mundial para la Naturaleza]
  
−
==Fuentes==
 
−
*Marinés Hernández Godínez
 
−
*PARK, Chris (2007). A dictionary of environment and conservation. Oxford: Oxford University Press. [http://es.wikipedia.org/wiki/Especial:FuentesDeLibros/0198609957 ISBN 0198609957.]<br>
 
−
*Colaboración del JCCE Colombia III
 
  
−
[[Category:Medio_Ambiente]] [[Category:Meteorología]] [[Category:Naturaleza]] [[Category:Química]] [[Category:Hidrometeorología]]
+
[[Category:Geografía]] [[Category:Química del agua]] [[Categoría:Artículos certificados]]

última versión al 12:22 8 jul 2020

Artículo certificado
 Este artículo ha sido certificado por el Dr.C Elio Lázaro Amador Lorenzo, perteneciente a la Universidad Agraria de La Habana (UNAH).


Hielo
Información sobre la plantilla
Hielo00.jpg
Concepto:Es agua congelada, es decir, en estado sólido, uno de los tres estados naturales del agua.

Hielo . Agua congelada, es decir, en estado sólido, uno de los tres estados naturales del agua. Se reconoce por su temperatura, su color blanco níveo, su flotabilidad y ser muy frío al tacto. El agua pura se congela a 0 °C cuando se halla sometida a una atmósfera de presión. El hielo es el nombre común del agua en estado sólido; otras denominaciones son la nieve, la escarcha, el granizo, etc.

Tipos de hielo

En el hielo, como en la mayoría de los sólidos, las moléculas se acomodan en una formación ordenada. Sin embargo, dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, es posible que adopten diferentes formas de ordenarse. A partir de 1900, Gustave Tamman y posteriormente en 1912 Percy Bridgman hicieron experimentos sobre el hielo aplicándole diferentes presiones y temperaturas, y obtuvieron hielos diferentes con mayores densidades a la normal (posteriormente se encontraron muchos más tipos de hielo). Todas estas formas de hielo tienen estructuras más compactas (diferentes formas de un elemento existentes en el mismo estado físico), o sea que se forman varias modificaciones alotrópicas o alótropos.

Los tipos de hielo conocidos son los siguientes:

  • Hielo Ih (Todo el hielo que se forma en la biosfera terrestre es hielo del tipo Ih, a excepción de una pequeña cantidad de hielo Ic. Los cristales de hielo tienen forma hexagonal).
  • Hielo Ic (baja temperatura, cúbica centrada en las caras, densidad aproximadamente 900 kg/m³).
  • Hielo II (baja temperatura, ortorrómbica centrado, densidad aproximadamente 1200 kg/m³).
  • Hielo III o Iii (baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1100 kg/m³).
  • Hielo V (alta presión, baja temperatura, monoclínica de base centrada, densidad aproximadamente 1200 kg/m³).
  • Hielo VI (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1300 kg/m³).
  • Hielo VII (alta temperatura, alta presión, cúbico sencilla, densidad aproximadamente 1700 kg/m³).
  • Hielo VIII (alta presión, tetragonal centrada, densidad aproximadamente 1600 kg/m³).
  • Hielo IX (alta presión, tetragonal, densidad aproximadamente 1200 kg/m³).
  • Hielo XII (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1300 kg/m³).

Estructura

El hielo se presenta en 12 estructuras o fases cristalinas diferentes. A las presiones habituales en el medio terrestre (en el entorno de la presión atmosférica), la fase estable suele denotarse como fase I según la terminología de Tamman. Dicha fase I presenta dos variantes relacionadas entre sí: el hielo hexagonal, denotado Ih, y el hielo cúbico, Ic. El hielo hexagonal es la fase más común, y la mejor conocida: su estructura hexagonal puede verse reflejada en los cristales de hielo, que siempre tienen una base hexagonal. El hielo cúbico Ic se obtiene por deposición de vapor de agua a temperaturas inferiores a –130 °C, por lo que no es tan común; aun así, a unos –38 °C y 200MPa de presión, situación esperable en los casquetes polares, ambas estructuras están en equilibrio termodinámico.

El hielo Ih presenta una estructura hexagonal en la que cada átomo de oxígeno de una molécula de agua tiene otros cuatro átomos de hidrógeno como sus vecinos más próximos, situados en los vértices de un tetraedro regular cuyo centro es el átomo de oxígeno de interés. Esta unidad tetraédrica es común a todas las demás fases del hielo, y se debe al hecho de que el ángulo entre átomos de hidrógeno en la molécula de agua libre H-O-H es de 104,52º, en vez de 90º. El ángulo tetraédrico entre O-O-O es de 109,47º. Para temperaturas de interés terrestre, la distancia entre átomos de oxígeno O-O es de 0,276 nm y entre O-H de 0,0985 nm. La unión entre átomos intramoleculares es de enlaces covalentes simples y por tanto muy estables, mientras que la unión intermolecular se produce por enlaces de puente hidrógeno relativamente débiles, lo cual explica la relativamente baja temperatura de fusión del hielo. Los parámetros de red más relevantes son el lado hexagonal a=0,451 nm, y la altura del prisma hexagonal c=0,7357 nm. Estos valores pueden variar ligeramente con la temperatura, pero la relación entre ambos, c/a=1,628, permanece prácticamente estable y muy cercana al valor óptimo de c/a=1,633, teorizado para esferas sólidas en contacto formando la misma estructura hexagonal. La estabilidad del parámetro c/a explica el hecho de que la expansión térmica del hielo se produzca de manera isotrópica. Por su parte, el hecho de que el hielo Ih tenga una estructura hexagonal explica la anisotropía usualmente observada en sus propiedades mecánicas: el módulo de Young, por ejemplo, que se sitúa en el entorno de E=9-10GPa para cristales puros, presenta isotropía radial, y varía considerablemente según la dirección de la deformación; la resistencia mecánica, situada en el entorno de 1MPa para cristales puros en la dirección basal, puede alcanzar los 7MPa en ciertas configuraciones.

La presencia de impurezas en la red es práula, salvo para algunas sustancias puntuales como el fluoruro de amonio, NH4F. Los defectos cristalinos pueden ser cuatro: vacantes, intersticiales, iónicos o de Bjerrum, los dos últimos siendo exclusivos del hielo y estando relacionados con la rotación de hidrógenos de una molécula de agua en la red.

En todo caso, la estructura Ih del hielo es poco compacta —lo cual explica su menor densidad con respecto a la fase líquida— sobre todo si se compara con estructuras análogas en otros materiales cristalinos como los metales. El factor de empaquetamiento es de 0,34, muy inferior al 0,74 típico de los metales. Ello se explica por la repulsión de átomos de hidrógeno y oxígeno conforme se compacta la red. De hecho, esta repulsión lleva a que, cuando la presión sobre la red hexagonal es lo suficientemente elevada, esta estructura deje de ser estable y aparezcan otras que la sustituyan.

En efecto, el resto de fases cristalinas se producen a presiones mucho más altas, y hasta 1900 eran desconocidas. De hecho, no existen en la Tierra, pues los casquetes polares terrestres son demasiado finos como para permitir la aparición de fases estables distintas al hielo Ih. Sin embargo, la situación es distinta en las grandes lunas heladas del sistema solar como Europa o Tritón, donde se postula que las presiones en el núcleo son lo suficientemente elevadas como para asegurar la aparición de fases estables distintas a la Ih, que a dichas presiones sería inestable. Las fases cristalinas de alta presión mejor conocidas son las fases II y III; en laboratorio sólo se han estudiado las fases II, III, V y VI, mientras que el resto permanecen básicamente desconocidas.

La estructura del hielo II es romboidal. Este hielo se forma a unos 238K para presiones de 283 atmósferas, y su densidad es de 1193 kg/m³ por ser una estructura mucho más compacta. El hielo III es tetragonal, y aparece a unos 246 K y 276 atm, siendo su densidad de 1166 kg/m³. El hielo V es monoclínico, apareciendo a 237,5 K y 480 atm, con una densidad de 1267 kg/m³. El hielo VI es tetragonal, y aparece a 237,5K para 777atm, con una densidad de 1360 kg/m³. Todas estas fases son esencialmente frágiles, aunque presentan gran tendencia a la fluencia en el tiempo (creep) y cierto comportamiento viscoelástico.

Aunque inicialmente se creía que eran fases nanocristalinas, aparte de las fases cristalinas arriba mencionadas, el hielo puede aparecer en dos fases amorfas (vítreas): el hielo amorfo de baja densidad (940 kg/m³ a –196 °C y 1atm) y el hielo amorfo de alta densidad (1170 kg/m³, mismas condiciones). La formación del hielo amorfo es complicada, y se relaciona con el tiempo de solidificación dado al agua; puede formarse por condensación de vapor por debajo de –160 °C, por colapso de la estructura Ih bajo elevada presión por debajo de –196 °C. En todo caso, salvo en ciertas situaciones muy concretas, no son fases comunes en la Tierra.

El hielo como mineral

En mineralogía es aceptado como mineral válido por la Asociación Mineralógica Internacional, pues es un sólido estable a temperaturas de menos de 0 °C. Se clasifica en el grupo 4 de minerales óxidos al ser un óxido de hidrógeno, normalmente con abundantes impurezas.

Color del hielo

En ciertas ocasiones el hielo se ve de color azul.

La luz blanca del Sol está realmente formada por una mezcla de colores, desde el rojo al violeta, como se comprueba cuando se hace pasar un rayo de luz a través de un prisma de vidrio, o en el arco iris. Las ondas de luz más azuladas tienen más energía que las amarillas o las rojas. La nieve es blanca porque toda la luz que le llega es reflejada en una capa muy delgada que se encuentra en su superficie. Las pequeñas burbujas de aire que están atrapadas en el hielo refleja la luz, múltiples veces y todos los colores, desde el rojo al violeta, escapan, de modo que la luz que recibimos es luz blanca.

El hielo aparece azul cuando tiene una consistencia muy alta y las burbujas de aire no impiden el paso de la luz a través de él. Sin el efecto «dispersivo» de las burbujas, la luz puede penetrar en el hielo siendo absorbida paulatinamente en su camino hacia las partes más profundas. Los fotones rojos, que tienen menor energía que los azules, penetran menos distancia y son absorbidos antes. En promedio, la absorción de luz roja en el hielo es seis veces más eficiente que la absorción de luz azul; por tanto, cuanta más distancia viaje un haz de luz blanca pierde en su camino más y más fotones rojos, amarillos, verdes… y son los azules los que «sobreviven». Esta es la razón del color azul del hielo puro, y de un glaciar o de un iceberg.

Dicho de otra manera, el hielo más compacto, como el hielo glaciar, se comporta de una forma especial al recibir la luz. Al incidir un rayo de luz, solo el componente azul de la radiación solar tiene la suficiente energía para penetrar en el interior de la masa de hielo. Por ello, al absorber los otros colores, el hielo glaciar aparece de color azul.

Formación de hielo sin agua

Las fases sólidas de algunas otras sustancias también reciben el nombre de hielo, sobre todo en el contexto astrofísico: el hielo seco es un término comúnmente utilizado para el dióxido de carbono sólido. Un monopolo magnético de hielo también se puede llevar a cabo al aislar los materiales magnéticos en los cuales los momentos magnéticos imitan la posición de los protones en el agua de hielo y se rigen por limitaciones energéticas similares a las reglas de Bernal-Fowler, derivados de la frustración geométrica en la configuración de un protón en el hielo de agua. A estos materiales se les denomina hielos de espín.

Bibliografías

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Fuentes

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