תוֹכֶן
קרח הוא הצורה המוצקה שמים נוזלים נוקשים כשהם מקוררים מתחת ל -0 מעלות צלזיוס (32 מעלות פרנהייט). קרח נמס בגלל התכונות הכימיות של מים. ישנם יותר קשרי מימן בין מולקולות הקרח מאשר במים. קרח מתחיל להתמוסס כאשר הטמפרטורה שלו עולה על 0 מעלות צלזיוס וקשרי מימן בין מולקולות מים נשברות.
מבנה כימי של קרח
מולקולת קרח או מים מורכבת משני אטומי מימן הקשורים קוולנטית לאטום חמצן אחד. האטומים חולקים אלקטרונים, וגורמים לאטום החמצן לשאת מטען חשמלי שלילי מעט, ואילו אטומי המימן הם מעט חיוביים, וכתוצאה מכך מולקולה קוטבית. בגלל קוטביות זו, מולקולות מים נמשכות זו לזו ויוצרות קשרי מימן בין מולקולות.
ההבדל בין מים לקרח
קשרי המימן בין אטומי מימן וחמצן חלשים יותר מקשרים קוולנטיים, והם שולטים בתכונות הפיזיקליות של מים וקרח. מולקולות מים קשורות מימן חזק יותר זו לזו בקרח מאשר במים נוזליים, אם כי בקרח המולקולות מופרדות באופן נרחב יותר, וגורמות לקרח להיות פחות צפוף מאשר מים.
נמס
Fotolia.com "> ••• תמונת קוביית קרח מאת שלדון גרדנר מ- Fotolia.comקרח נמס כאשר אנרגיית החום גורמת למולקולות לנוע מהר יותר, ושובר את קשרי המימן בין מולקולות ליצירת מים נוזליים. בתהליך ההיתוך, מולקולות המים למעשה סופגות אנרגיה. זו הסיבה שקוביית קרח נמסה מהר יותר מבחוץ ושומרת על קורותה ויציבותה ממושכת יותר במרכז: ההיתוך הוא תהליך קירור. ככל שיוכנס יותר חום, הקרח ימשיך להימס, ואם הטמפרטורה עולה על נקודת הרתיחה, בערך 100 מעלות צלזיוס (212 מעלות פרנהייט), יותר קשרי מימן בין מולקולות מים ישברו לחלוטין ויוצרים אדי מים.
גורמים אחרים
תוספת של חומרים זרים, כמו מלח או חלקיקי כימיקלים, ממיסה קרח מהר יותר מכיוון שהם מערערים את שיווי המשקל של תהליכי ההיתוך וההקפאה. ככל שחלקיקים זרים יותר על פני השטח שלו, כך פחות מולקולות המים הקרח יכול ללכוד, מה שמאט את תהליך ההקפאה. מלח משמש להמסת קרח על מדרכות וכבישים מכיוון שהוא זול ונגיש, לא מכיוון שהוא יעיל יותר מחומרים אחרים.