Molekyler

En vattenmolekyl består av en syreatom och två väteatomer. Syreatomen har två elektroner i sitt innersta skal och sex i sitt yttersta, men strävar alltid efter att bli åtta i det yttre skalet. Syreatomen vill därmed låna två atomer. En väteatom däremot disponerar endast en elektron, men är alltid verksam för att ta emot en till, i och med det vill väteatomen ha två elektroner. En syreatom som förenas med två väteatomer (en vattenmolekyl) lånar elektroner ifrån varandra, där alla atomer får den eftersträvande mängden elektroner. Atomerna binds samman med elektronerna, så kallade elektronparbindningar. I detta fall har syreatomen störst dragningskraft, vilket medför att elektronerna kretsar mer runt den än väteatomerna. Det i sin tur ger upphov till att vattenmolekyler har en minus och en plussladddad sida. Med andra ord är den en dipol. De olika laddningarna attraherar varandra och därmed försluter sig tillsammans med andra vattenmolekyler och bildar så kallad ytspänning. Det sker olika mycket beroende på vattnets densitet (täthet) mer i fast form än i flytande. Tack vare ytspänningen kan vattendroppar bildas.

Bindningarna är starkast i fast form och därför ligger molekylerna fixerade vid varandra så att en isbit behåller sin form. Molekylerna i denna fasta fas ger minst energi från sig och kan endast vibrera lite på sin bestämda plats. Vid den absoluta nollpunkten -273c är molekylerna helt stilla. När temperaturen ökar och närmar sig mot noll grader ökar vibrationerna i styrka och energi. Vid smältpunkten kommer molekylerna att lösgöras från varandra och därmed expanderar energin ytterligare. Slutligen när vattnets upphettats och bildar vattenånga så är energin som störst.(När ett ämne övergår från en form till en annan får det andra egenskaper, men det är fortfarande samma ämne, det kallas fysikalisk förändring.)

Atomer tar emot och avger energi tex när elektroner träffas av solens strålar hoppar elektronerna ut till en bana med större radie vilket medför att atomen blir mer energirik. Tvärtom gäller när elektroner hoppar tillbaka till sin ursprungliga position, alltså minskas energin. När en vattenmoleky avdunstar och övergår till vattenånga tar den med sig lite av energin i form av värme och bidrar därmed till avkylningen i form av kondesation. Kondensationen bildar moln som sin tur leder till nederbörd.

Sunhede förklarade under handledingen hur fina iskristallsmönster bildas, nämligen när vattenånga kondenseras och fryser till is på en yta, exempelvis ett fönster. Mönstret uppstår för att vattnet övergår från gasform (vattenånga) direkt till fast form och i och med det förbigår den flytande formen. På grund av de starka bindningarna som blir från gasform till fast form får iskristaller sex armar. Molekylerna är som tidigare nämts mest rörliga i gasform och kommer en taget till ytan och kondenserar. Därav det fina mönsteret.

När man tex fryser vatten i en mugg, så bildas inga fina iskristallmönster. Handledarens förklaring till det var att molekylerna ligger för nära varandra (i flytande form) innan de övergår till fast form.

Referenser:

Henriksson, A. (2000). Naturkonskap B. Kristianstad: Gleerups.

Sunhede, D. (2010-03-11). Handledning. Skövde Högskola.