Hielo

Hielo 260px Concepto: Hielo del latín (gelum), el hielo es el agua convertida en un cuerpo sólido y cristalino.

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.

Generalidades

El agua pura que se encuentra al nivel del mar se congela a los cero grados celsius. Esto quiere decir que, al llegar a dicha temperatura, se transforma en un sólido cristalizado.

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.

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.

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.

Funciones que tiene

• Uno de los tres estados del agua, es decir, estado sólido, que se logra a temperatura de cero grados celsius sobre la superficie del mar (los otros estados del agua en la naturaleza son, el liquido y gaseoso).
• 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.
• Su densidad, decrece con la disminución de la temperatura (0,9168 g/cm³), haciéndose menor que el agua liquida, lo que le permite "flotar" en ella.

• 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 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 etcétera.) que erosionan la superficie por donde se deslizan.
• 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)

Estructura cristalina

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.

Estructura cristalina de los materiales

Los materiales sólidos se pueden clasificar de acuerdo a la regularidad con que los átomos o iones están ordenados uno con respecto al otro.

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.

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.

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 alfa, beta y ganma 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.

Enlace atómico

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).

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.

Apilamiento de capas

Los diferentes sistemas cristalinos se forman por el apilamiento de capas de átomos siguiendo un patrón particular. 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.

Fases del hielo

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 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 ^oC, por lo que no es tan común; aún así, a unos -38 ^oC y 200 mPa de presión, situación esperable en los casquetes polares, ambas estructuras están en equilibrio termodinámico. Los tipos de hielo conocidos son los siguientes:

• Hielo lc (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 ó 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 1.200 kg/m3).
• Hielo XII (alta presión, baja temperatura, tetragonal, densidad aproximadamente 1300 kg/m³).

Véase también

• Agua

Fuentes

• PARK, Chris (2007). A dictionary of environment and conservation. Oxford: Oxford University Press. ISBN 0198609957.