Sneeflocken — un wat dor allens achter steken deit

Vun Marlou Lessing

Schneeflöckchen, Weißröckchen, wann kommst du geschneit?
Du kommst aus den Wolken, dein Weg ist so weit.

So singt vundaag wedder de Kinner (naja, stückerwat Kinner lehrt de olen Wiehnachtsleder ja würklich noch). Un de schönen Sneekristalle seht ja nu ok to un to smuck ut, mit ehr sösskantige Foorm un de schier unendlichen Foormünnerscheed! Dat schall ja wohr ween, dat nich een Sneeflock de anner op't Hoor liek sehn deit. Tominnst nich bi grote, komplexe Flocken. Dor is de Kristallfoorm as de Fingerafdruck bi'n Minschen un dat Striepenmuster bi't Zebra: eenzigaartig.

De Sneeflock un dat Water

Sneeflocken bestaht ut Water. Dat weet jedereen: Wi hebbt alle den Snee al mal dauen sehn, denn warrt fleten Water ut. Water kann, as jedeen Stoff, in dree Tostänn vörkamen:

• fast (Snee, Ies),
• fleten (dat, wat wi normalerwies "Water" nöömt, also fleten Water),
• gasföörmig (Waterdamp, Wulken).

Je koler dat is, je faster is dat Water — bet hen to't Gefreern; je wärmer orr hitter dat is, je loser un flüchtiger warrt dat Water — fleten, bet hen na't Verdampen. Dat is bi alle Stoffe so, ok bi Metall un Plastik: dat smölt in de Hitt, un verdampen kann't ok — man so hitt wüllt wi dat nich warrn laten .

Woans kaamt denn de Snee- un Ieskristalln tostann? Se sett sik ut de Watermoleküle tosamen. Dat Watermolekül besteiht ut een Atoom Suerstoff (Afkörten O) un twee Atoome Waterstoff (Afkörten H). Dat Ganze kört wi H2O af.

Solk Moleküle sünd unvörstellbor lütt — 0,0000000000013 cm groot. Is dat relativ warm, denn jibbert se bannig in de Luft rümmer un wüllt gor nich to Roh kamen. Denn is dat Water mehrst Damp, also gasföörmig. Warrt dat koler, denn kaamt de jibbern Moleküle mehr to Roh, un kaamt denn ok noog Watermoleküle tosamen, denn kann dat fleten warrn (Regen) orr — wenn't noch koler is — fast (Snee, Ies). Snee un Ies sünd datsülvige — Snee sünd lierlütte Ieskristalln, de sik tosamenpappt hebbt. Wi wüllt de Kristalln wat nehger bekieken.

Dat Watermolekül

Woso hebbt Sneeflocken eentlich düsse sösskantige Foorm? Kunn dat ok en anner Symmetrie ween, t.B. achtkantig? Is de Sösskantfoorm Tofall? Willkür?

Nee. Dat hett mit de Grött vun dat Suerstoffatoom to doon. Mit düt Atoom hebbt wi bannig Glück hatt. Weer dat Suerstoffatoom nich jüst so groot un so beschaffen, as dat is, geev dat nich bloots keen sösskantig Sneeflocken; nee, denn geev dat ok keen fleten Water un dormit ok keen Leven op de Eer!

Suerstoff hett 8 positive Ladungen in sin Atoomkeern un 8 Elektronen (negative Ladungen) buten üm, man dat harr geern 10. Denn weer sin Atoomhüll komplett as de vun dat Eddelgas Neon. Jedeen Atoom much geern Eddelgas spelen. So kaamt vele cheemsche Verbinnungen tostann: Een Atoom luchst poor anner Atoome 1 orr 2 orr 3 Elektronen af, wenn de annern Atoome sik nich recht wehren köönt. De ganze Hupen warrt denn dör de "gemeensamen" Elektronen tosamenhollen.

Na, uns Suerstoff haalt sik sin fehlen 2 Elektronen vun twee Waterstoffatoome. Waterstoff hett överhaupt bloots 1 Elektron, un dat kann dat bloots swack fasthollen; Suerstoff hett lichtes Speel. Een Waterstoff hier, een Waterstoff dor — man nu warrt dat verflixt. Eentlich is de Elektronenhüll vun Suerstoff so buut, dat de Waterstoffe in'n rechten Winkel sitten schullen. Man wieldat dat Suerstoffatoom relativ lütt is, stött se sik denn, un dat passt nich! Dorüm mutt de Suerstoff sin Elektronenhüll beten ümbasteln, dat de Waterstoffen in en Winkel vun 105° to'nanner stahn köönt. Dat is wied noog ut'nanner, dat passt. Bloots so kann de Suerstoff en Molekül henkriegen un sik de ersehnten 2 Elektronen ünner'n Nagel rieten!

Na, so hett dat Watermolekül nu sinen Winkel vun 105°. Butenrümmer is dat elektrisch neutral; alltohoop gifft dat in en Watermolekül 10 positive Ladungen un 10 Elektronen (negative Ladungen). Neutral. Klaar; wokeen in't Water faat orr in'n Regen steiht, kriggt keen elektrischen Slag. Man wenn wi us dat Molekül nehger ankiekt, is dat anners. De Suerstoff will de twee Elektronen vun'n Waterstoff meist för sik alleen; dorüm sünd de positiv laden Waterstoff-Keern beten wat nakelt. De Suerstoff sülven is beten wat mehr negativ, denn he hett sik ja nu mit sin 8 positive Keernladungen 10 negative Elektronen opsackt, he wull dat ja partu. De Waterstoffen sitt op een Kant, de Suerstoff op de anner. So is dat ganze Molekül "polar": dat hett in sik twee elektrische Pole, en positiven (Waterstoff) un en negativen (Suerstoff).

Düsse Polarität hett vele Folgen. Een dorvun is, dat sik Water un Fett nich in'nanner lööst, denn Fettmoleküle sünd nich polar. Alkoholmoleküle avers sünd polar, dorüm laat sik Water un Alkohol best mischen. Man de wichtigste Folge vun de Polarität is: Water is fleten! Un dat alleen maakt dat minschliche, deertenhaftige un plantenhaftige Leven mööglich!

Waterkeden

Worüm is Water fleten? — Se weet, dat sik ünnerscheedlich elektrische Ladungen antreckt. Kiekt wi nochmaal uns Watermolekül an. Dat negative Enn, de Suerstoff, warrt vun anner positive Ladungen antrocken, dat positive Enn (de Waterstoffen) finnt negative Ladung charmant. Nu stellt Se sik en Barg solk Watermoleküle vör — alle polar. Wat passeert? Klaar: De negativen Suerstoff-Ennen kuschelt sik an de positiven Waterstoff-Ennen vun anner Watermoleküle an. Un annersrümmer. Dat kann so utsehn, dat sik enkelte Moleküle de Hand riekt; man se köönt sik ok in'nanner rinschachteln. Regelrechte Keden kaamt tostann, de dör de elektrische Kraft tosamenhollen warrt. Dordör hangt Watermoleküle veel faster an'nanner as anner Moleküle. Je faster avers Moleküle tosamenhangt, je "faster" is de Stoff, den se bildt. Water warrt bi 0°C fast; wöör dat keen Keden billen, denn weer dat dor noch lang nich fast. Water is bet 100° C fleten; wöör dat keen Keden billen, denn weer dat dor al lang gasföörmig!

Wat harr denn süss ween kunnt?

Ja: Woso is denn dat Water sowat Besünners? Woans harr dat denn anners togahn kunnt? — Kiekt wi us dorto den "groten Broder" vun dat Suerstoffatoom an, den Swefel. Dat Swefelatoom is mit dat Suerstoffatoom heel neeg verwandt: Ok den Swefel fehlt 2 Elektronen to sin Glück — denn kunn dat Eddelgas spelen (d.h. sin Hüll seeg denn ut as de vun't Eddelgas Argon). Un wat deit Swefel? Jüst datsülvige as Suerstoff: Dat lacht sik twee Waterstoffatoome an, de em ehr Elektronen afgeven mööt. So kümmt Swefelwaterstoff tostann (H2S).

Nu is dat Swefelatoom avers en bannig Stück dicker as sin lütt Broder, de Suerstoff. Dorüm passt de twee Waterstoffen lichtfarig in'n rechten Winkel an de Sieden vun dat grote Swefelatoom. Keen Ümbuu deit nödig, keen Winkel vun 105° kümmt tostann. Dat H2S-Atoom kann eenfach so tosamenkamen. Twoors is ok düt Molekül polar (ok de Swefel mopst ja de Elektronen vun den Waterstoff), man nich so dull as dat Watermolekül. De Ladung verdeelt sik komodig över dat dicke Swefelatoom, de Polarität blifft minn. Un de Folg?

De Folg is: Swefel kann keen Keden billen. De Polarität is to swack, un de Lücke twüschen de positiven Waterstoffatoome is nich groot noog, dat sik dor en anner Swefelatoom inkuscheln kann. Swefelatoome hebbt gor keen Schangs, fast tosamentohollen! De Moleküle bummelt man so blangenanner langs, ahn veel Kontakt. Dorwegen is Swefelwaterstoff bi normale Tempratuur en Gas. Dat is dat "Fuule-Eier-Gas", dat so stinkt! (Sund is dat blangenbi ok nich, dat intoaten!) Schoonst de Swefel veel swarer is as de Suerstoff, is de Swefelwaterstoff keen Flüssigkeit. He kann dat nich.

Weer dat Suerstoffatoom beten grötter, denn harr dat de Saak mit de 105° ok nich maken bruukt. Denn geev dat ok keen Waterkeden. Denn weer Water bi normale Tempratuurn en Gas, as Swefelwaterstoff. Denn weer keen Leven op de Eer mööglich! Dat harr ok passeern kunnt.

Ik weet nich, wa Se dat geiht, avers ik finn dat faszineern, dat bloots dordör, dat de Suerstoff beten lütt is, uns Leven mööglich is. Dat lett, as harrn wi in't Lotto jüst de lierlierlütte Chance vun söss Richtige drapen.

Un de Sneeflocken?

Ja richtig, uns Sneeflocken! Also: Bi noog Küll warrt Water fast. Baven, poor Kilometer hooch in de Wulken, 'neem "Weißröckchen" herkümmt, is dat klirren koolt: so bi -50°C. De Watermoleküle, de dor so enkelt rümmersweevt, kunnen to Ies warrn, avers mehrst dreept sik eenfach nich noog Moleküle opmaal. Dor is denn en lütt Partikel Ruß orr Stuff heel nütt, de as "Kristallisationskeim" deent: An em lagert sik de Watermoleküle an, ballt sik üm düt Deel: se freert tosamen, warrt fast: se kristalliseert. — Wi kennt dat vun Raureif: De Küll is dor, dat Water is dor, avers dat Water fallt nich eenfach as Snee ut de Luft. Nee, dat sett sik an jichenwat anners fast un warrt eerst dor to Ies. De Telg, de mit Raureif övertrocken is, is denn so en Aart Kristallisationkeim. Orr de Antenne an't Auto. So is dat ok in de Sneewulken heel baven.

De Watermoleküle leggt sik denn to Sösskanten an'nanner; de Sösskantgestalt warrt jüst wedder vun uns 105°-Winkel begünstigt. De Suerstoff hett sin Atoomhüll ja ümbastelt, dat he den Waterstoff anbinnen kunn; he hett dat so ümbastelt, dat nu bloots noch Bindungen üm 105° bet 120° mööglich sünd. Nu bindt sik de Suerstoff an sin Kumpels — in Winkel vun 120°. Söss Watermoleküle bildt en Ring, indem dat se sik in'n 120°-Winkel an'nannerleggt. Düsse Ring warrt — logisch — en Sösskant. Dat Bild hier wiest, woans dat utsehn kann. De Waterstoffatoome sünd dorbi nu relativ unwichtig woorn; wi maalt ehr dorüm vun nu an nich mehr mit.

An den eersten Sösskant köönt sik anner Sösskanten anlagern. Dorbi is nu jümmers de sösstellige Symmetrie bestimmend — also de Winkel vun 120° un 60°, de wi ok in de Sneeflocken överall seht. Kiekt een nau hen, denn kannst hier al de Gestalt vun primitive Sneeflocken sehn.

Wenn de Dickde vun den Kristall wasst, denn leggt sik de neegste Schicht Sösskanten mit so'n beten Versatz doröver. Denn passt dat best övernanner. Dat nöömt een en hexagonales Gitter ("hexagonal" is greeksch för "sösskantig"). Dat Bild nerrn wiest dree solk Schichten: De middelste (orange) is beten versett gegen de annern.

So kaamt Kristalln tostann, de eerstmaal bloots lütte sösskantige Schieven sünd. De lütten Ies-Schieven fallt nich glieks dal; se köönt dor baven noch lang op un dal sweven, denn se sünd heel licht un hebbt dank ehr flache Foorm noog Opdrifft in de Luft. Bi dat Bewegen sammelt se mehr un mehr Moleküle ut de Luft op, de sik an ehr anlagert — jümmers in den 60°- un 120°-Winkel, de för Ies typisch is. So köönt Kristalle tostann kamen, de ganze Sösskant-Sülen ut Ies sünd. Solk Sülen in de Luft maakt stückerwat schööne Erscheinungen mit dat Sünnlicht, vun de wi hier vertellt hebbt.

Man je nadem, wa koolt dat is un wa veel Water in de Luft is, blifft bi dat Tosamenlagern vun Ieskristalle mehr un mehr Lücken. Denn warrt dat keen kompakte Schiev orr Süül mehr, sünnern en losen Verbund mit Löcker in. De Söss-Symmetrie blifft, avers dat Gebill kann heel filigran warrn — uns Sneekristall.

Wenn se groot un swaar noog sünd, fallt düsse Kristalln denn doch dal — sachen, as Snee rieselt. Bi dat Rieseln verhakelt sik faken stückerwat Ieskristalle mit'nanner, un dordör kaamt de runden, tuffigen Sneeflocken tostann.

Blangenbi: In den Kristall sitt de Watermoleküle weniger dicht opnanner, as wenn se fleten sünd! Se hollt ja regelmäßige Afstänn. Un dorwegen — naa..? — ja genau: Dorwegen is Ies lichter as Water! Dorwegen swemmt dat baven, ok de groten Iesbargen swemmt ja in't Water un sinkt nich dal. Un dorwegen woor de "Titanic" vun so en Iesbarg opslitzt un güng ünner. Un dorwegen hebbt wi nu massenhaft schöne Kinofilme över...

Un woso "Weißröckchen"?

Ja, woso is de Snee witt? Ies is doch ahn Klöör, dörsichtig? Dat stimmt. De enkelten Sneekristalle sünd ok klaar un transparent. Man wenn dor in de filigrane Struktuur Luft inslaten warrt, denn geiht de Dörsichtigkeit verlaren, un jüst dat is dat. An de Twüschenflach vun Ieskristall un Luft finnt elkmaal en Breken vun dat Licht statt, un wenn dor en grote Sneeflock dalsweevt orr sogoor en Barg vun Sneeflocken as Snee op de Eer liggt, dennso sünd dat so untellbor vele Breken, Spegeln un Terstreuungen vun't Licht, dat amenn allens witt utsüht. — Vergliekt Se dat mit fleten Water: Fleten Water is dörsichtig, transparent; man wenn Se dat to Schuum slaat, denn warrt dat undörsichtig. Ok Ies op en See is eentlich klaar; man wenn dor Luftblasen inslaten sünd, warrt dat undörsichtig un lett witt. Dat is jüst desülvige Effekt bi Snee: In de Blasen in den Schuum is Luft inslaten, un dör de velen Twüschenflachen warrt dat Licht braken un terstreut. Un Snee is so en Aart kristalline Schuum.

Dat is nu lang nich allens, wat achter de Sneeflocken steken deit, avers doch so'n beten wat. Bi de Natuur is dat ja jümmers so: Tuckst an een Fadem, denn ribbelt de ganze Pullover op; ünnersöchst een Deel vun de Natuur, kümmst na un na bi alle annern an. Dat is dat Wunnerbare an ehr: dat allens tosamenhangt un dat nich een Deel so weer, as dat is, wenn nich de Gesamtheit vun wunnerbare Gesetten dorachter steken dä. De Sneeflock is meist as en Symbool dorvun.

Webtipps:

• En ganz dulles Programm to'n Iesblomen-Tüchten finnt Se ünner düt Link. Dat schullen Se mal utprobeern — dor kannst dör Temperatuurregeln de ünnerscheedlichsten Iesblomen wassen laten. Virtuell natüürlich.
• En schöne ingelsche Siet is www.snowcrystals.com.
• Woto Snee good is, dat hett de Sünnschienkieker vertellt.

...un uns Maat Ludgerd Lüske schickt dorto doch glatt en Riemel:

Waoterdeilkes, up sess Ecken packed,
as Flöckskes daol van' Heven sacked.
Mit ehr fein' Figüürkes werd et witt,
wenn dor uk naug Kölde achter sitt.