Hielo y Nieve

Hielo
Para otros usos de este término, véase Hielo (desambiguación).


Bloque natural de hielo de cuatro toneladas en una playa islandesa.
El 'hielo' es agua congelada. Es uno de los tres estados naturales del agua.La forma más fácil de reconocerlo es por su temperatura, y por su color blanco níveo; además es muy frío al tacto.
El agua pura se congela a la altitud del nivel del mar a 0°C.Contenido
• 1 Volumen y densidad del agua al solidificarse
• 2 Estructura cristalina
• 3 Tipos de hielo
• 4 Fusión eutéctica
• 5 Descenso crioscópico
• 6 El color del hielo
• 7 Otras acepciones
• 8 Acción erosiva
• 9 Formaciones de hielo sin agua
• 10 Véase también
• 11 Enlaces externos

Volumen y densidad del agua al solidificarse
El agua, junto con el galio, bismuto, ácidoacético, 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 laatmósfera. La densidad típica del hielo a 0 °C suele tomarse como 916,8 kg/m3 o como 0,9168 g/cm3.

Estructura cristalina


Cristales de hielo, estudiados por Wilson Bentley en 1902.
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 segúnla 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 temperaturasinferiores 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 oxígeno como sus vecinos más próximos, situados en los vértices de un tetraedroregular 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 0,276nm y entreO-H de 0,0985nm. 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=0,451nm, y la altura del prisma hexagonalc=0,7357nm. Estos valores pueden varia ligeramente con la temperatura, pero la relación entre ambos, c/a=1,628, permanece prácticamente estable y muy cercano 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, elhecho 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...