LED

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox - minerál Led je pevné skupenství vody. V přírodě vzniká procesem mrznutí, kdy teplota kapalné vody klesne pod 0 °C (273,15 K) za standardního atmosférického tlaku. Jedná se o jednu z nejběžnějších látek na Zemi, která pokrývá přibližně 10 % jejího povrchu a hraje klíčovou roli v klimatickém systému planety. Pokud vznikl přírodním procesem, je považován za minerál.

Specifickou a pro život na Zemi zásadní vlastností ledu je jeho nižší hustota ve srovnání s kapalnou vodou (přibližně 917 kg/m³ oproti 1000 kg/m³ u vody při 4 °C). Tento jev, známý jako anomálie vody, způsobuje, že led plave na vodní hladině, což vytváří izolační vrstvu chránící vodní organismy před promrznutím.

Led existuje v mnoha různých krystalických strukturách, tzv. fázích, v závislosti na tlaku a teplotě. Nejběžnější formou v přírodních podmínkách na Zemi je Led I_h se šesterečnou (hexagonální) krystalovou mřížkou.

🔬 Fyzikální a chemické vlastnosti

Led je průhledná až průsvitná látka, často s namodralým nádechem, který je způsoben rozptylem světla. Jeho tvrdost podle Mohsova stupnice tvrdosti je 1,5, což znamená, že ho lze rýpat nehtem.

Anomálie hustoty

Nejvýznamnější vlastností ledu je jeho nižší hustota ve srovnání s kapalnou vodou. Během tuhnutí se molekuly vody uspořádají do pevné krystalové mřížky, kde jsou drženy vodíkovými můstky. Toto uspořádání zabírá přibližně o 9 % větší objem než v kapalném stavu, což vede k poklesu hustoty. Díky tomu ledové kry a ledovce plavou na oceánech a jezerech. Voda dosahuje své maximální hustoty při teplotě 3,98 °C.

Fázový diagram a různé formy ledu

Fázový diagram vody ukazuje, za jakých podmínek tlaku a teploty existuje voda v pevném, kapalném nebo plynném skupenství. Kromě běžného šesterečného ledu (Led I_h) bylo v laboratorních podmínkách identifikováno nejméně 17 dalších krystalických fází ledu a několik amorfních (beztvarých) forem. Tyto exotické formy ledu vznikají za extrémně vysokých tlaků nebo nízkých teplot a mohou se vyskytovat například v nitru ledových měsíců ve Sluneční soustavě.

Trojný bod: Stav, při kterém mohou současně existovat led, voda a vodní pára v termodynamické rovnováze. Nastává při teplotě 0,01 °C (273,16 K) a tlaku 611,73 Pa.
Amorfní led: Led bez krystalické struktury, podobný sklu. Vzniká velmi rychlým ochlazením vody.
Vysokotlaké fáze: Formy jako Led VII mohou existovat i při teplotách výrazně nad 0 °C, ale za tlaků statisíckrát vyšších než je atmosférický.

🌍 Led v přírodě

Led je klíčovou součástí kryosféry a hraje zásadní roli v globálním klimatu a hydrologickém cyklu.

Ledovce a ledové příkrovy

Ledovce jsou obrovské masy ledu, které se pomalu pohybují po zemském povrchu. Vznikají hromaděním a stlačováním sněhu po mnoho let. Dva největší ledové příkrovy na Zemi se nacházejí v Antarktidě a Grónsku a obsahují většinu světových zásob sladké vody. Během dob ledových pokrývaly ledovce mnohem větší části kontinentů.

Mořský led

Mořský led vzniká zamrzáním mořské vody. Na rozdíl od ledovců, které vznikají na souši, se mořský led tvoří přímo na hladině oceánu. Hraje důležitou roli v regulaci teploty planety, protože jeho světlý povrch odráží většinu slunečního záření zpět do vesmíru (vysoké albedo). Rozsah mořského ledu v Arktidě a kolem Antarktidy se v posledních desetiletích v důsledku globálního oteplování zmenšuje.

Další formy

Sníh: Srážky ve formě ledových krystalů.
Kroupy: Kusy ledu vznikající v bouřkových mracích.
Jinovatka a námraza: Ledové krystaly tvořící se na podchlazených površích.
Permafrost: Trvale zmrzlá půda, která se nachází ve vysokých zeměpisných šířkách.

🔧 Využití člověkem

Led má pro lidstvo historický i současný význam v mnoha oblastech.

Chlazení a konzervace: Před vynálezem mechanického chlazení byl led sklízen z jezer a řek a skladován v ledárnách pro uchovávání potravin. Dnes je nepostradatelný v gastronomii, potravinářském průmyslu a medicíně (např. pro transport orgánů).
Sport: Mnoho zimních sportů je závislých na ledu, včetně ledního hokeje, krasobruslení, rychlobruslení a curlingu.
Stavebnictví: V extrémně chladných oblastech se led a sníh historicky používaly ke stavbě dočasných obydlí, jako je iglú.
Vědecký výzkum: Ledová jádra vrtaná z ledovců a ledových příkrovů slouží jako archiv minulého klimatu Země. Bubliny vzduchu zachycené v ledu poskytují informace o složení atmosféry před statisíci až miliony lety.

🔭 Led ve vesmíru

Led není omezen pouze na Zemi; je hojný v celé Sluneční soustavě i mimo ni.

Planety a Měsíce: Vodní led byl potvrzen na Měsíci (v trvale zastíněných kráterech na pólech) a na Marsu (v polárních čepičkách). Existuje dokonce i na Merkuru v kráterech, kam nikdy nedopadá sluneční světlo. Ledové měsíce jako Europa (měsíc Jupiteru) a Enceladus (měsíc Saturnu) mají pod svou ledovou kůrou pravděpodobně globální oceány kapalné vody, což z nich činí zajímavá místa pro hledání mimozemského života.
Komety a asteroidy: Komety jsou často popisovány jako "špinavé sněhové koule", protože jsou tvořeny převážně vodním ledem smíchaným s prachem a horninami.
Exotické ledy: Na chladných tělesech vnější Sluneční soustavy, jako je Triton, se vyskytují i jiné druhy ledu, například zmrzlý dusík, methan nebo oxid uhelnatý.

💡 Pro laiky: Proč led plave?

Představte si molekuly vody jako malé magnetky, které se v kapalném stavu volně a neuspořádaně pohybují a kloužou po sobě. Jsou si poměrně blízko. Když se ale voda začne ochlazovat a měnit v led, tyto "magnetky" se už nechtějí jen tak povalovat. Začnou se spojovat do velmi specifické a pravidelné šestiboké struktury, podobné včelí plástvi.

Tato pevná mřížka má ale jednu zvláštnost: mezi jednotlivými molekulami v ní vzniká více prázdného místa, než kolik ho bylo v neuspořádané kapalině. Je to jako když si skupina lidí, která se tísnila v malém prostoru, stoupne do přesně daných pozic s rozpaženýma rukama – najednou zaberou více místa.

Protože stejný počet molekul (tedy stejná hmotnost) zabere v ledu větší prostor (objem), výsledkem je, že led je "řidší" neboli má menší hustotu než voda. A cokoliv, co má menší hustotu než kapalina, ve které se nachází, na ní plave. Proto plave kostka ledu ve sklenici a obrovské ledovce na moři.

⭐ Zajímavosti a rekordy

Nejstarší led: V listopadu 2025 vědci oznámili objev ledového jádra z Antarktidy, které obsahuje vzduchové bubliny staré až 6 milionů let. Tento objev poskytuje unikátní pohled na klima Země v dávné minulosti. Dřívější rekordy se pohybovaly okolo 1,2 milionu let.
Hořící led: Takzvané hydráty metanu jsou krystalické látky podobné ledu, ve kterých je v molekulární mřížce vody uvězněn methan. Nacházejí se na mořském dně a v permafrostu a při zahřátí mohou hořet.
Bruslení: Tlak brusle na led mírně snižuje jeho bod tání, čímž vzniká tenká vrstva vody, která funguje jako mazivo a umožňuje skluz.

Zdroje

Nature - Million-year-old ice provides window into a warmer world Vesmír - Struktura a anomálie vody Wikipedia - Led Matfyz.cz - Není led jako led Khan Academy - Fázové diagramy In-počasí - Mořský led funguje jako klíčový hráč 100+1 - Slunce přispívá ke tvorbě ledu na Merkuru