IJs

Dichtgevroren sloot met ijskristallen

Sneeuwkristallen

IJs is de vaste vorm van water en kan zeer uiteenlopende vormen aannemen, variërend van een ijsberg, gletsjer of ijspegel, tot hagel of sneeuw.

Structuur

De meest voorkomende kristalvorm van ijs is hexagonaal met ribben a = 452,12 pm en c = 736,66 pm. De ruimtegroep is P6₃/mmc. Er bestaan echter ten minste vijftien verschillende vaste fasen voor water, die in de wetenschap als ijs-I tot en met ijs-XV bekendstaan. Elk van deze soorten ijs is stabiel onder een andere combinatie van druk en temperatuur. De kristalstructuur van de verschillende soorten ijs is niet eenvoudig te bepalen, niet het minst omdat het erg moeilijk is om een enkel geïsoleerd kristal te analyseren.

Fysische eigenschappen

Een unieke eigenschap van ijs is dat het bij de smelttemperatuur een ca. 10% lagere dichtheid heeft dan vloeibaar water. Door de beperkingen die de waterstofbruggen aan de watermoleculen opleggen (tetraëdrische omringing van de moleculen) in combinatie met het kristalrooster is het niet mogelijk een dichtere vaste stapeling te verkrijgen. In de thermodynamica heeft de lage dichtheid van ijs tot gevolg dat het onder hogere druk een lagere smelttemperatuur heeft; een vrij unieke eigenschap.

De lagere dichtheid van ijs heeft als gevolg dat ijs op water blijft drijven, en daardoor een isolerende laag vormt die ondiep water in de winter voor totale bevriezing behoedt. Dit heeft waarschijnlijk een grote rol gespeeld bij het ontstaan van het leven op aarde. Water krijgt vanaf 275 watermoleculen de typische ijskristalstructuur.^[1]

Bacteriën in zeeijs

Bacteriën zijn significant in zeeijs aanwezig, zij zijn genetisch, biochemisch en moleculair aangepast aan de kou. Deze aanpassing doen ze in de aminozuur compositie van het proteoom. En om flexibiliteit te verlenen aan proteïnen voor hun enzymfuncties.Het is ook om aanpassingen te doen aan de lipidesamenstellingen van cellulaire membranen om zo hun vloeibaarheid te behouden voor hun transportfuncties in de kou^[2].

De bacteriën in zeeijs krijgen niet alleen te maken met temperaturen onder het vriespunt maar ook seizoensgebonden extremen in saliniteit.^[2]

Voorkomen

IJs komt in grote hoeveelheden voor op Antarctica en Groenland, vormt vele gletsjers en bedekt vele hoge bergketens. Deze ijslagen worden gevormd door neerslag in vaste vorm, en kunnen over een termijn van honderdduizenden jaren worden opgebouwd; in de klimaatanalyse vormen uitgeboorde cilinders uit deze ijslagen met hun ingesloten luchtbellen de beste historische archieven voor de samenstelling van de lucht over de eeuwen.

Vorming en smelting van de grote ijslagen heeft een grote invloed op onze planeet:

• Het ijs reflecteert een groot deel van de binnenkomende zonnestraling waardoor de atmosfeer koeler is
• Als er veel landijs is is het zeeniveau laag; als dit ijs smelt stijgt het zeeniveau

IJs dat zich op de bodem van een waterbekken bevindt, wordt grondijs genoemd. Een ijsplateau (of ijsplaat, ijsbarrière, schelfijs of ijsschol) is een stuk ijs dat in zee drijft na te zijn losgeraakt van een gletsjer of ijskap.