Jäätymistä

Jäätyminen on aineen faasimuutos nesteestä kiinteään olomuotoon, jossa molekyylit järjestäytyvät säännölliseksi kiteiseksi rakenteeksi. Usein jäätymisen yhteydessä vapautuu sulamislämpöä, eli prosessi on eksoterminen. Esimerkiksi veden jäätymispiste on 0 °C 1 atm:n paineessa, mutta todellisessa ympäristössä jäätyminen voi tapahtua eri lämpötiloissa riippuen paineesta ja liuenneiden aineiden määrästä.

Jäätyminen alkaa yleensä kideitumispisteistä (ytimenmuodostuksesta). Homo- ja heterogeeninen kideytyminen kuvaavat, tapahtuuko ydinmuodostus puhtaassa nesteessä vai jonkin pinnan tai epäpuhtauden vaikutuksesta. Ylijäähtyminen on ilmiö, jossa neste pysyy juoksevassa tilassa alle normaalin jäätymispisteen, kunnes kideituminen käynnistyy.

Jäätymällä on merkittäviä vaikutuksia luonnossa ja teknologiassa. Pakkanen voi vahingoittaa kasveja ja eläimiä solujen jäätyessä; monia eliöitä suojaavat anti-jäätymisproteiinit tai glykolipohjaiset kryoprotektantit. Rakenteellisissa materiaaleissa jäätymisen ja sulamisen vuorottelu aiheuttaa rapautumista. Tiet ja ajoneuvot vaarantuvat liukkauden ja jääpeitteen vuoksi; jäätymisen estämiseen käytetään suolaa, hiekoitusta ja pakkanesteitä, jotka alentavat jäätymispistettä.

Sovelluksia ovat mm. pakastusruoka, kryokäsittely ja jäähdytysjärjestelmät. Jäätymisen ymmärtäminen yhdistää termodynamiikkaa, kinetiikkaa ja materiaalitiedettä.