Лёд Ih

Фазовая диаграмма воды

Лёд I_h — стабильная гексагональная кристаллическая разновидность водного льда. Практически весь лёд в биосфере Земли состоит из этой модификации льда, кроме которого присутствует крайне незначительное количество льда I_с в верхних слоях атмосферы и некоторое количество льда XI в Антарктиде. Лёд I_h стабилен при температурах до −200 °C и давлении 0,2 ГПа.

Лёд I_h имеет множество особенностей. Благодаря некоторым из них и возможна жизнь на Земле.

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура льда I_h

Кристаллическая структура льда I_h разупорядочена по атомам водорода. Атомы кислорода образуют гексагональную решетку, пространственная группа Р 6₃/mmc, параметры a = 0,4514 нм, c = 0,7352 нм.

Во льду I_h каждая молекула Н₂O окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, находящимися на одинаковых расстояниях от неё, равных 0,276 нм и размещённых в вершинах правильного тетраэдра.

Физические свойства

Ажурная структура такого льда приводит к тому, что его плотность, равная 916,7 кг/м³ при 0 °C, ниже плотности воды (999,8 кг/м³) при той же температуре. Поэтому вода, превращаясь в лёд, увеличивает свой объём примерно на 9 %. Лёд, будучи легче жидкой воды, образуется на поверхности водоёмов, что препятствует дальнейшему замерзанию воды. Высокая удельная теплота плавления льда, равная 330 кДж/кг, (для сравнения — удельная теплоты плавления железа равна 270 кДж/кг), служит важным фактором в обороте тепла на Земле. Так, чтобы растопить 1 кг льда или снега, нужно столько же тепла, чтобы нагреть литр воды от 0 до 80 °C.

Другие модификации льда

Обычный водный лёд относится по номенклатуре Бриджмена ко льду I_h. В лабораторных условиях (при разных температурах и давлениях) были созданы разные модификации льда: от льда II до льда XIX.

Ссылки

• Chaplin, Martin. Cubic Ice (Ice Ic)  (неопр.). Water Structure and Science (11 августа 2009). Дата обращения: 2 сентября 2009. Архивировано 27 марта 2012 года.