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Warum knirscht Schnee, wenn man über ihn läuft?

Wenn es Winter wird und die Temperaturen sich um den Nullpunkt oder tiefer bewegen, fallen keine Regentropfen mehr zur Erde sondern es bilden sich Schneekristalle. Dadurch, dass sich die Wassermoleküle bei Kälte in einem 120 Grad-Winkel anordnen, kommt es zu der sechseckigen, sternförmigen Kristallstruktur. Ein Verbund dieser Eiskristalle bildet wiederum die Schneeflocken, die wir zur Erde fallen sehen und die die Schneeschicht bilden, über die wir laufen.

Das ist der Grund!

Ist es noch nicht ganz so kalt, sind die Eiskristalle relativ biegsam, das heißt, der Schnee knirscht kaum bis gar nicht. Gehen die Temperaturen jedoch tiefer in den Keller, bilden sie eine besonders feste Struktur und man hört beim Drauftreten, wenn die Kristalle brechen beziehungsweise ihre sechsstrahligen „Äste“ und deren Verzweigungen innerhalb der Sternstruktur.

Zudem ist der Neuschnee noch sehr locker und pulverartig, da er viel Luft enthält. Diese Luft entweicht beim Zusammendrücken, also beim Drauftreten und dem Formen eines Schneeballs, welches ebenfalls zu einer Geräuschentwicklung führt.  

Dieses Phänomen ist natürlich nur zu beobachten, solange Schnee vorhanden ist und die Räumfahrzeuge nicht bereits Salz gestreut haben!

Aber warum schmilzt Schnee eigentlich, wenn man Salz streut?

Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei Null Grad. Das Hinzufügen von Streusalz, welches zu 94-98% aus normalem Kochsalz (Natriumchlorid, NaCl) besteht und in geringen Mengen auch Begleitstoffe und Zusätze enthält, setzt genau an diesem Punkt an. Eis und Wasser stehen in einem dynamischen Gleichgewicht. Dies bedeutet, dass auf der festen Eisschicht immer auch eine dünne Wasserschicht vorhanden ist. Kommt nun Salz hinzu, wird dieses Gleichgewicht gestört, denn das Salz löst sich in der Wasserschicht und wird in seine Ionen, Natrium- (Na+) und Chlorid-Ionen (Cl–), gespalten. Da Wassermoleküle (H2O) Dipole sind, das heißt, der Sauerstoff eine negative Partialladung und die Wasserstoffatome eine positive Partialladung aufweisen, lagern sich die positiv-geladenen Natrium-Ionen an der Seite des Sauerstoffs und die negativ-geladenen Calcium-Ionen an der Seite des Wasserstoffs an. Auf diese Weise lösen die Na+– und Cl–-Ionen weitere Wassermoleküle aus den Eiskristallen heraus, wodurch das Eis beginnt zu tauen. Das oben erwähnte Eis-Wasser-Gleichgewicht wird durch diesen Schmelzvorgang wieder hergestellt. Zudem verhindert das Salz bei ausreichender Menge, dass das Wasser bei weniger als Null Grad neue Eiskristalle bildet.

Aber in erster Linie begründet sich das Streuen von Salz auf der Tatsache, dass das Salz-Wasser-Gemisch einen niedrigeren Gefrierpunkt (weniger als -20 Grad) aufweist als Wasser allein (Null Grad). Alles in allem, der Schnee hat keine Chance!

Aus Umweltgründen dürfen Privatpersonen vielerorts jedoch kein Streusalz verwenden. Ob die Verwendung erlaubt ist, ist den jeweiligen kommunalen Satzungen zu entnehmen. Denn das Salz belastet Gewässer und Böden, schädigt Gebäudeoberflächen und Pflanzen und auch Tiere werden beeinträchtigt. Umweltfreundliche Alternativen sind beispielsweise Sand und Kies, die den Schnee zwar nicht zum Schmelzen bringen, aber für eine bessere Griffigkeit sorgen und einfach aufgekehrt werden können, wenn der Schnee irgendwann verschwunden ist.

Wer im Unterricht gerne mehr zum Thema Gefrierpunkterniedrigung mit Kochsalz erfahren möchte, für den haben wir folgendes Experiment:

https://www.phywe.de/de/gefrierpunktserniedrigung-7968.html

Weiterführende Informationen finden Sie hier: