Introduktion
Riktlinjer
Säkerhet

Materiel
Förarbete
Utförande
Förklaring
Bakgrundsfakta
Fler experiment
Referenser


[ Tillbaka till start | Tillbaka till experimenten ]
[ Utskriftsvänlig version (nytt fönster) ]


Snöflingeskådning

Av: Susanne Rostmark


Tid för förberedelser: 10 minuter Tid för genomförandet: 20 minuter
Antal tillfällen: 1 Svårighetsgrad: Busenkelt
Säkerhetsfaktor: Ofarligt

Introduktion Gå till: Riktlinjer

En man som kallades "Snöflingan" Bently ägnade 40 år av sitt liv åt att studera och fotografera snöflingor. Trots att han studerade så många flingor hittade han inte två som var likadana. I det här experimentet skall du få undersöka om det påståendet är sant.


Riktlinjer Gå till: Säkerhet

Försöket genomförs som elevförsök.


Säkerhet Gå till: Materiel

Försöket är helt ofarligt och det blir inget avfall.


Materiel Gå till: Förarbete

  • Svart kartong
  • Lupp eller förstoringsglas



Förarbete Gå till: Utförande

Kyl ner kartongen så att flingorna inte smälter.


Utförande Gå till: Förklaring

Vänta in ett bra snöfall. Bra snöfall infaller vid ca 0 °C,då är flingorna stora och fluffiga.
  1. Förse dig med ett ark kall svart kartong och en lupp eller ett förstoringsglas, gå ut.
  2. Lägg papperet på marken och låt några snöflingor landa på det.
  3. Titta på flingorna med din förstoringshjälp; Finns det två likadana? Finns det några speciella särdrag?
  4. När du kommer in ritar du en schematisk bild av snöflingorna du sett.

Variation

I stället för att fånga snöflingor kan flingor som tidigare fastnat på exempelvis bilrutor undersökas. Man kan upprepa försöket vid olika vädersituationer och se om man lyckas fånga en nu typ av snöflingor.


Förklaring Gå till: Bakgrundsfakta

Snökristaller bildas då några få vattenmolekyler fryser ihop och bildar en kristall. Eftersom kristallen växer fryser fler och fler molekyler fast i den. Molekylerna fastnar då i samma kristall mönster som de första molekylerna bildade. Grundformen för en snökristall är ett sexsidigt prisma, sedan är det temperaturen, vinden och luftfuktigheten som bestämmer hur kristallen utvecklas. Det finns inte två likadana snöflingor men det går att utskilja sex olika grundformer.


Bakgrundsfakta Gå till: Flera

Vattenmolekylen

Bindningar i vatten Vatten är en unik vätska eftersom den har en högre smältpunkt, kokpunkt och förångnings värme än de flesta andra vätskor. En vattenmolekyl består av två väteatomer som är bundna till en syreatom. Vinkeln som molekylen bildar uppgår till 104,5 ° och bestäms av syreatomens yttre atomorbitaler. Väte- och syreatomen hålls ihop av kovalenta bindningar [6,7].

Det finns dessutom starka attraktionskrafter som håller samman molekylerna. Grunden till det är att syrearomens kärna är mer elektronegativ än väteatomens, därför attraherar den elektroner starkare. Det betyder att elektronerna oftare befinner sig i närheten av syreatomen och att det råder elektron brist vid väteatomerna. Elektronfördelningen gör att det uppkommer starka elektrostatiska krafter mellan syreatomerna i en vattenmolekyl och väteatomerna i en annan. Denna elektrostatiska bindning kallas vätebindning och är svagare än kovalenta bindningar [6,7]. Om inte väte bindningen fanns skulle vatten inte frysa förrän vid minus 100 °C [8].

Tips för läraren! När man ska illustrera vätebindningar och varför is tar större plats kan man utnyttja eleverna som illustrationsmaterial. Låt några eleverna sträcka ut armarna och knyta händerna, förklara att kroppen utom armarna är en syreatom och att armarna är de kovalenta bindningarna, de knutna händerna är väteatomer. Låt sedan eleverna gå samman så tätt som möjligt. Låt sedan eleverna gå samman i kristallstruktur. Dvs alla skall försöka lägga händerna på en annan elevs huvud, högst två händer per huvud. Vilken formation tog mest plats?


I flytande vatten som håller rumstemperatur bildar varje vattenmolekyl i genomsnitt 3,4 vätebindningar till andra vattenmolekyler, livstiden för vätebindningarna är dock kort (mindre än 1 ns) [7]. När vatten fryser till is bildar varje vattenmolekyl 4 vätebindningar till andra molekyler, det bildas då ett regelbundet kristallmönster bestående av sexkantiga ringar. Det regelbundna kristallmönstret gör att is tar större plats än vatten; is är inte lika kompakt som vatten och därför flyter is. [2,3,7]

Redan på 1600-talet upptäckte den tyske astronomen att alla snöflingor är sexkantiga. Näste store snöforskare kom från Tjeckien och hette Ukichiro Nakaya . Han var den förste att dokumentera alla de olika typer av snökristaller som finns. 1954 gav han ut en bok med 2000 snöflingor [8].

Ordet snöflinga väcker hos de flesta bilden av den stjärnformade typen av flinga. Stjärnformen kallas en dendritisk snökristall och är bara en av sex former, varje form uppträder bara under speciella förhållanden.

Snökristallen börjar med att några få vattenmolekyler fryser ihop och bildar en kristall. Kristallen växer då den fryser in fukt i luften runt omkring sig. Varje "ny" vattenmolekyl fogas samman med resten men den grundläggande kristallstrukturen bibehålls. Till att börja med bildas en flat hexagonal med form som ett sexsidigt prisma. Beroende på temperatur, vind och fukt utvecklas olika typer av kristaller [1, 2, 3, 4, 8].

Plattor

Om luften är torr kommer kristallen inte att kunna växa sig stor utan den behåller det grundläggande formen av ett sexsidigt prisma. De bildas vid temperaturer mellan -10 och -20 grader Celsius [3].

Stjärnor

Stjärnkristaller bildas vid temperaturer nära -15 °C och är den vanligaste typen. Stora stjärnflingor är ovanliga eftersom de är väldigt sköra och lätt bryts sönder vid kollisioner. Under ideala förhållanden kan många stjärnor fogas samman och bilda stora snöflingor. Rekordet kommer från Bratsk, Sibirien där man 1971 såg snöstjärnor lika stora som A4-ark [3,4].

Dendriter

Dendriter är tredimensionella stjärnkristaller med grenar som växer i mer än ett plan. Dessa komplexa kristaller bildas vid hög luftfuktighet och -20 till -25 graders kyla [3].

Pelare

I torr luft och i temperaturer mellan -15 och -25 °C bildas pelare. Pelarna är mindre och kompaktare än stjärnor.

Pelare med plattor

Ibland kombineras de två flingtyperna pelare och plattor. Det sker då snöpartiklar passerar olika temperatur och fukt zoner. Pelarna bildas först och kombineras med plattorna längre ned i molnet [3].

Nålar

Vid mildare väder bildas nålar. Nålar växer till då marktemperaturen är nära noll och luft temperaturen är mellan -5 och -10 grader [3].

Eftersom förhållandena varierar i de olika luftlagren en kristall passerar på vägen ned kan ett snöfall innehålla flera olika typer av kristaller [8].

Kristalltyper

Det finns 1 000 000 000 000 000 000 vattenmolekyler i en normal snöflinga. [3,8]

Hur nederbörd bildas

Mängden vattenånga i som finns i luft avgör humiditeten. Humiditeten varierar men det finns en gräns för hur mycket vattenånga luft av en viss temperatur kan hålla detta max kallas för daggpunkten. Varm luft kan hålla mer vattenånga än kall. Det gör att det inte snöar så mycket då det är kallt.

När moln bildas måste fuktig varm luft stiga och avkylas. På den nivå över marken som daggpunkten är lika med omgivande lufttemperatur så kommer fuktigheten att kondenseras till vattendroppar. Kondensationen sker på små dammkorn i luften, dessa kallar man kondensationskärnor. Om det är kallare än noll grader bildas snö. Början till en snöflinga bildas i molnet, sedan förs den runt med vinden tills den vuxit sig så tung att den faller mot marken. Processen kan ta flera dagar [10].

Varför blir det varmare när det börjar snöa?

Du har säkert märkt att det blir varmare när det snöar, anledningen till det hittar vi i termodynamiken. När vattenmolekylerna övergår från flytande till fast fas frigörs värme. Det gör att luften blir varmare [6].




Flera Gå till: Referenser


Aggregationsform
Att göra bly Att göra bly
Avdunstning och temperatur Avdunstning och temperatur
Badbomber Badbomber
Bensinbrand Bensinbrand
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Bjud din jäst på mat Bjud din jäst på mat
Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska
Brus-raketen Brus-raketen
Den brinnande sedeln Den brinnande sedeln
Den bästa bulldegen Den bästa bulldegen
Den frysande bägaren Den frysande bägaren
Den tillknycklade plåtburken Den tillknycklade plåtburken
Diffusionshastigheten hos ammoniak respektive väteklorid - en jämförelse Diffusionshastigheten hos ammoniak respektive väteklorid - en jämförelse
DNA ur kiwi DNA ur kiwi
Elda stålull Elda stålull
Eldprovet Eldprovet
En märklig planta En märklig planta
Flyter isen i matoljan? Flyter isen i matoljan?
Framkalla fingeravtryck med jodånga Framkalla fingeravtryck med jodånga
Frigolit i aceton Frigolit i aceton
Fryspunktsnedsättning Fryspunktsnedsättning
Förtenning Förtenning
Gasvolym och temperatur Gasvolym och temperatur
Gore-Tex, materialet som andas Gore-Tex, materialet som andas
Gör ditt eget läppcerat Gör ditt eget läppcerat
Gör ett avtryck från papper till stearin Gör ett avtryck från papper till stearin
Hockey-visir Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll? Hur fungerar en torrboll?
Hur gör man kakan porös? Hur gör man kakan porös?
Hur kan man göra kläder av plast? Hur kan man göra kläder av plast?
Hur mycket vatten finns i maten? Hur mycket vatten finns i maten?
Hur smakar salmiak? Hur smakar salmiak?
Kallrörd vaniljkräm och saliv Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kan man tapetsera med abborrar? Kan man tapetsera med abborrar?
Kemi i en brustablett Kemi i en brustablett
Kemisk jämvikt hos ett osynligt bläck Kemisk jämvikt hos ett osynligt bläck
Kemiskt snöfall Kemiskt snöfall
Koka Cola Koka Cola
Koka knäck Koka knäck
Koka vatten i en spruta Koka vatten i en spruta
Kondomen i flaskan Kondomen i flaskan
Kristallodling Kristallodling
Kristallvatten i kopparsulfat Kristallvatten i kopparsulfat
Ljuset under glaset Ljuset under glaset
Luft Luft
Luftfuktighet och rostbildning Luftfuktighet och rostbildning
Lödtenn 60 Lödtenn 60
Löslighet och pH - En extraktion Löslighet och pH - En extraktion
Maizena gör motstånd Maizena gör motstånd
Matoljans viskositet och omättade fettsyror Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Molnet i flaskan Molnet i flaskan
Myggmedel - hur funkar det? Myggmedel - hur funkar det?
Osynlig gas Osynlig gas
Pektin och marmeladkokning Pektin och marmeladkokning
Platta yoghurtburkar Platta yoghurtburkar
Popcorn Popcorn
Salta isen Salta isen
Saltat islyft Saltat islyft
Slime Slime
Släcka fett på rätt sätt Släcka fett på rätt sätt
Smältpunkten för legeringen lödtenn Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning Snöflingeskådning
Studsboll Studsboll
Stärkelse och vatten - fast eller flytande? Stärkelse och vatten - fast eller flytande?
Syrehalten i luft Syrehalten i luft
Tillverka ditt eget läppstift Tillverka ditt eget läppstift
Tillverka en parfym och gör doftande skraplotter Tillverka en parfym och gör doftande skraplotter
Tillverka papperslim Tillverka papperslim
Tänd ett släckt ljus med hjälp av röken Tänd ett släckt ljus med hjälp av röken
Utfällning av aluminium Utfällning av aluminium
Utsaltning av alkohol i vatten Utsaltning av alkohol i vatten
Vad händer då något brinner? Vad händer då något brinner?
Vad händer när degen jäser? Vad händer när degen jäser?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter? Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern? Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför smäller inte ballongen? Varför smäller inte ballongen?
Vattenvulkan Vattenvulkan
Vispa grädde Vispa grädde
Värma med ljus - bra eller dåligt? Värma med ljus - bra eller dåligt?
Värmeutvidgning Värmeutvidgning
Ägget i flaskan Ägget i flaskan
Älskling, jag krympte ballongen Älskling, jag krympte ballongen

Struktur
Bensinbrand Bensinbrand
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blev disken ren? Blev disken ren?
Bränna papper Bränna papper
DNA ur kiwi DNA ur kiwi
Doft och stereoisomeri Doft och stereoisomeri
Ett lysande experiment - Kemiluminiscens Ett lysande experiment - Kemiluminiscens
Flyter isen i matoljan? Flyter isen i matoljan?
Framställ låglaktosmjölk Framställ låglaktosmjölk
Frigolit i aceton Frigolit i aceton
Fryspunktsnedsättning Fryspunktsnedsättning
Färgämnen i M&M Färgämnen i M&M
Förtenning Förtenning
Gummi och lösningsmedel Gummi och lösningsmedel
Gummibandets elasticitet Gummibandets elasticitet
Hur fungerar en torrboll? Hur fungerar en torrboll?
Hur kan man göra kläder av plast? Hur kan man göra kläder av plast?
Identifiera plasten Identifiera plasten
Indikatorpärlor Indikatorpärlor
Innehåller koksaltet jod? Innehåller koksaltet jod?
Kallrörd vaniljkräm och saliv Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kemiskt snöfall Kemiskt snöfall
Kristallodling Kristallodling
Kristallvatten i kopparsulfat Kristallvatten i kopparsulfat
Löslighet och pH - En extraktion Löslighet och pH - En extraktion
Maizena gör motstånd Maizena gör motstånd
Majonnäs - en emulsion Majonnäs - en emulsion
Matoljans viskositet och omättade fettsyror Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Myggmedel - hur funkar det? Myggmedel - hur funkar det?
När 1 plus 1 inte är 2 När 1 plus 1 inte är 2
När fungerar enzymet bäst? När fungerar enzymet bäst?
Olja som lösningsmedel Olja som lösningsmedel
Permanenta håret Permanenta håret
pH-beroende avfärgning av rödkål pH-beroende avfärgning av rödkål
pH-förändringar vid fotosyntes pH-förändringar vid fotosyntes
Reaktionshastighet med permanganat Reaktionshastighet med permanganat
Släcka fett på rätt sätt Släcka fett på rätt sätt
Snöflingeskådning Snöflingeskådning
Studsboll Studsboll
Undersök en- och flervärda alkoholer Undersök en- och flervärda alkoholer
Utsaltning av alkohol i vatten Utsaltning av alkohol i vatten
Varför färgas textiler olika? Varför färgas textiler olika?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter? Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal? Varför mörknar en banans skal?
Värmeutvidgning Värmeutvidgning

Vätebindning
Avdunstning och temperatur Avdunstning och temperatur
Blandningar av lösningsmedel Blandningar av lösningsmedel
Bränna papper Bränna papper
Den brinnande sedeln Den brinnande sedeln
DNA ur kiwi DNA ur kiwi
Frigolit i aceton Frigolit i aceton
Färga ullgarn med svampar Färga ullgarn med svampar
Färgämnen i M&M Färgämnen i M&M
Hockey-visir Hockey-visir
Hur kan man göra kläder av plast? Hur kan man göra kläder av plast?
Hur smakar salmiak? Hur smakar salmiak?
Kan man tapetsera med abborrar? Kan man tapetsera med abborrar?
Kristallvatten i kopparsulfat Kristallvatten i kopparsulfat
Löslighet och pH - En extraktion Löslighet och pH - En extraktion
Maizena gör motstånd Maizena gör motstånd
När 1 plus 1 inte är 2 När 1 plus 1 inte är 2
Pektin och marmeladkokning Pektin och marmeladkokning
Permanenta håret Permanenta håret
Salta isen Salta isen
Saltat islyft Saltat islyft
Slime Slime
Snöflingeskådning Snöflingeskådning
Studsboll Studsboll
Superabsorbenter i blöjor Superabsorbenter i blöjor
Såpbubblor Såpbubblor
Utsaltning av alkohol i vatten Utsaltning av alkohol i vatten
Varför färgas textiler olika? Varför färgas textiler olika?
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern? Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Visa ytspänning med kanel Visa ytspänning med kanel
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten

Ångtryck
Avdunstning och temperatur Avdunstning och temperatur
Bensinbrand Bensinbrand
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska
Den tillknycklade plåtburken Den tillknycklade plåtburken
Gasvolym och temperatur Gasvolym och temperatur
Gore-Tex, materialet som andas Gore-Tex, materialet som andas
Hockey-visir Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll? Hur fungerar en torrboll?
Hur mycket vatten finns i maten? Hur mycket vatten finns i maten?
Koka vatten i en spruta Koka vatten i en spruta
Kondomen i flaskan Kondomen i flaskan
Kristallvatten i kopparsulfat Kristallvatten i kopparsulfat
Ljuset under glaset Ljuset under glaset
Luftfuktighet och rostbildning Luftfuktighet och rostbildning
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Molnet i flaskan Molnet i flaskan
Popcorn Popcorn
Snöflingeskådning Snöflingeskådning
Tillverka en parfym och gör doftande skraplotter Tillverka en parfym och gör doftande skraplotter
Undersök en- och flervärda alkoholer Undersök en- och flervärda alkoholer
Ägget i flaskan Ägget i flaskan



Referenser Gå till: Introduktion

  1. Wilson A. Bentley, Photographer of Snow Crystals, Jericho Historical Society
    http://www.snowflakebentley.com/ (2003-08-14)
  2. Wilson Bentley, Snow Crystal Display, Jericho Historical Society
    http://www.jericho-underhill.com/bentley.htm (2003-08-14)
  3. Looking at Snowflakes, Connie Edwards, Eisenhower National Clearinghouse for Mathematics and Science Education (ENC)
    http://www.enc.org/features/calendar/unit/0,1819,171,00.shtm (2003-11-12)
  4. Snowflake Designer, ExploreLeraning
    http://www.explorelearning.com/index.cfm?method=cResource.dspDetail&ResourceID=47 (2003-11-12)
  5. "Snowflakes", Montessori World Educational Institute
    http://www.montessoriworld.org/Handwork/foldingp/snowflak.html (2003-08-14)
  6. Hall of Hexagons, David King
    http://www.drking.worldonline.co.uk/hexagons/index.html (2003-08-14)
  7. Peter William Atkins, General Chemistry, 1989, 2:a upplagan, Scientific American Liberary, New York.
  8. Albert L. Lehninger, David L. Nelson och Michael M. Cox, Principals of Biochemistry, 1993, 2:a upplagan, Worth Publishers, New York.
  9. The Ra-math lesson on the snowflake pattern, Wesley H. Bateman
    http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hall/3324/ramathsnowflake.htm (2003-08-14)
  10. Arthur N. Strahler, Physical Geography, 1975, 4:e upplagan, John Wiley & Sons, New York.
  11. Super snowflakes, The Chemical Institute of Canada
    http://www.cheminst.ca/ncw/experiments/esuper.html (2003-11-12)
  12. Snow Crystals, Kenneth G. Libbrecht
    http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/ (2003-08-14)
  13. Electron Microscopy Unit Snow Page, Beltsville Agricultural Research Center
    http://emu.arsusda.gov/snowsite/default.html (2003-11-12)
  14. Making Snow Crystals in the Classroom, Kazuhiko Hiramatsu
    http://www.users.eolas-net.ne.jp/saebou/kazupage/snow.htm (2003-08-14)




[ Tillbaka till start | Tillbaka till experimenten ]


Skol-Kemi är en satsning av kemi-institutionen vid Umeå Universitet.

Kontaktperson: Svante Åberg, Analytisk Kemi, Umeå Universitet, 901 87 Umeå.
E-mail: Svante.Aberg@chem.umu.se
Telefon: 090-786 54 84

© Copyright, Svante Åberg, 1998. All rights reserved.