Экология СПРАВОЧНИК

Обычный лед I является по крайней мере одним из девяти полиморфных форм льда. Льды II и VII представляют кристаллические модификации льда 1, образующиеся при высоких давлениях. Они были открыты Гамманном [342] и Бриджменом [41, 43, 44]. Лед VIII при низкой температуре является модификацией льда VII, отличие которой от льда VII было установлено лишь недавно.[ ...]

Большинство этих полиморфных форм высокого давления существует в метастабильном состоянии при температуре жидкого азота и атмосферном давлении, и, следовательно, их структуры и свойства могут изучаться без особых трудностей. Эти низкотемпературные метастабильные льды следует называть закаленными.[ ...]

Области устойчивости стабильных полиморфных льдов иллюстрируются с помощью поверхности Р—V—Т на рис. 3.4. В дополнение к фазам, показанным на этой поверхности, имеются три модификации льда, которые находятся в метастабильном состоянии в пределах областей существования стабильных льдов. Среди них лед IV был открыт Бриджменом в пределах области существования льда V. Было найдено, что как лед 1с, часто называемый кубическим льдом, так и «стеклообразный лед» существуют в низкотемпературной области льда I. Стеклообразный лед не является, строго говоря, полиморфным. Фактически он представляет стекло, или, другими словами, сильно переохлажденную жидкую воду.[ ...]

Гипотеза упорядоченного расположения атомов водорода во льду II подтверждается нижеследующими данными.[ ...]

Специфическое упорядоченное расположение атомов водорода, предложенное Камбом [171] н показанное на рис. 3.5 б, следует рассматривать как менее надежно установленное, чем наличие порядка по существу. Аргументы Камба в пользу этого конкретного расположения атомов водорода довольно сложны. Один из них состоит в том, что соответствующие донорные углы являются предпочтительными, а другие углы в некоторых возможных расположениях атомов водорода вычисляются из рентгенографических данных о структуре с целью получения паи-лучшего соответствия с рентгенографическими данными.[ ...]

Средняя тетраэдральная конфигурация молекул значительно сильнее искажена во льду V, чем во льду II или III. Расстояния между ближайшими соседними молекулами колеблются от 2,76 до 2,87 А, а углы О.. .0.. .0 — от 84 до 135°. Наименьшие расстояния между молекулами, не соединенными водородными связями, равны 3,46 и 3,28 Ä (показаны штриховыми линиями на рис. 3.7).[ ...]

Лед IV является метастабильиой фазой, которую нашел Бриджмен [43] в области стабильности льда V. Эта полиморфная форма наблюдалась только Бриджменом; она определена только на фазовой диаграмме молекулы ЭгО. О структуре этой фазы ничего неизвестно.[ ...]

Камб [172] применил метод дифракции рентгеновских лучей для исследования льда VI и обнаружил в нем тетрагональную единичную ячейку, содержащую десять молекул. Как и во всех других льдах, каждая молекула соединена водородными связями с четырьмя ее ближайшими соседями. Молекулы образуют цепи, которые расположены параллельно оси с. Эти цепи соединены боковыми водородными связями с четырьмя соседними целями; они образуют таким образом один законченный каркас (рис. 3.8). Каждая группа из четырех цепей окружает полость, которая занята цепью второго каркаса.[ ...]

О. . .0. . .0 значительно отличаются от 109,5° — одни из них больше 128°, а другие меньше 76°.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Структура льда III, показанная вдоль осп с [174]. Атомы кислорода изображены в виде кружков, а связи О—Н ... О — в виде стержней, атомы водорода не показаны. Цифры, стоянию v атомов кислорода, дают нх г-коордппаты в сотых долях длины осп с. Цифры около связей выражают их длины в А. Атомы 0| и 02 рассматриваются в тексте.

Структура льда V, показанная вдоль оси b [178]. Атомы кислорода изображены в виде кружков, а связи О—Н ... О — в виде стержней; атомы водорода не показаны. Цифры рядом с атомами кислорода характеризуют их К-координаты в сотых долях длины оси Ь (7,54 А). Цифры около связей дают их длины в А. Пронумерованные молекулы обсуждаются в тексте [178].

Структура льда VI [172]. Молекулы воды изображены здесь таким же образом, как и на рис. 3.7.

Структура льдов VII и VIII [177]. Водородные связи показаны в виде точечных линий, а единичная ячейка изображена сплошными линиями. Молекулы воды показаны в одном из многих наборов ориентаций, которые они, по-видимому, имеют во льду VII. Во льду VIII их ориентации упорядочены, однако природа этой упорядоченности еще не известна. Вполне вероятно, что при упорядоченном расположении молекулы одной решетки имеют благоприятные условия для электростатических взаимодействии с молекулами другой решетки.

Вернуться к оглавлению