Immaginate il vapore acqueo che galleggia nell’aria: di solito, per diventare ghiaccio, dovrebbe prima trasformarsi in goccioline d’acqua e poi congelare. Invece, quando incontra una superficie molto fredda, salta un passaggio e si trasforma direttamente in piccoli cristalli di ghiaccio. Un po’ come se saltasse la fila per andare dritto al traguardo!
Questo passaggio sprigiona anche un pizzico di calore; quando le molecole d’acqua si uniscono per formare un solido, perdono energia e la liberano nell’ambiente circostante. Questo fenomeno è legato anche al punto triplo dell’acqua, cioè a una particolare condizione di temperatura e pressione in cui l’acqua può esistere come solido, liquido e gas. Questo concetto aiuta a capire che, al di sotto di certe condizioni, l’acqua non passa dallo stato liquido: il vapore acqueo si trasforma direttamente in ghiaccio. Nelle notti molto fredde, quindi, quando le superfici si raffreddano rapidamente, il vapore presente nell’aria subisce il brinamento, formando cristalli di ghiaccio senza diventare prima acqua liquida, regalandoci quello spettacolo bianco che troviamo sui prati al risveglio!
La forma aghiforme e cristallina della brina non è casuale, ma dipende strettamente dalla struttura della molecola d’acqua. A causa dei legami a idrogeno, quando le molecole si aggregano allo stato solido si dispongono seguendo una simmetria esagonale precisa. Tutto inizia da un nucleo, ovvero una minuscola imperfezione sulla foglia o un granello di polvere, da cui parte la crescita cristallina. Le nuove molecole di vapore si agganciano preferenzialmente agli spigoli del cristallo in formazione, dove i legami sono più attraenti, creando così dendriti ramificate. Se l’umidità è alta, il cristallo si espande in quelle caratteristiche strutture a piuma che sembrano disegnate da un pittore miniaturista.
È interessante notare come la brina sia anche un eccellente isolante termico. Paradossalmente, questo strato di cristalli protegge i tessuti interni della pianta da cali di temperatura ancora più drastici, agendo come una coperta di ghiaccio e aria.
Sapevate che anche la neve ha la stessa funzione? Scopritelo qui!
É grazie alle leggi della chimica e alla natura unica della molecola d’acqua se si può ammirare questo fenomeno ogni inverno! La prossima volta che vi troverete a osservare un prato ghiacciato al mattino, ricordate che state guardando miliardi di molecole che hanno trovato il loro ordine perfetto nel caos di una notte gelida!
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