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    • 水的固态形式

    冰[水的固态形式]

    自然界中的水,具有气态、固态液态三种状态。常温常压的液态的我们称之为水,气态的水叫水汽,固态的水称为冰Ⅰ-h。h代表六角形,标准大气压下,冰的熔点是0℃,其熔化热是3.35×10^5J/kg。在每平方米146吨的重压下,冰Ⅰ-h转换为冰Ⅱ,3400吨转换为冰Ⅶ,压力的原因,温度高达150~200℃,温度达到-165℃时,就形成了冰Ⅺ。冰的熔点与压强存在着一种奇妙的关系,气压不同,熔点不同。 人类已经能够在实验室里制造出八种冰的晶体。但只有天然冰能在自然条件下存在,其它都是高压冰,在自然界不能稳定存在。天然冰中水分子的缔合是按六方晶系的规则排列起来的。一般被称为干冰的物质实际是二氧化碳的固体状态,与水和冰没有关系。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    名称: 英文名: ice
    化学式: H₂O 外观: 无色无味固体
    密度: 0.9克/立方厘米 熔点: 0℃
    沸点: 100℃ 警示术语: Not Applicable
    分子量: 18.01524 水溶性: 水对各种物质都具有亲和性
    应用: 冷却剂

    目录

    简介/冰[水的固态形式] 编辑

    晶体结构

    冰

    冰冰是无色透明的固体,分子之间主要靠氢键作用,晶格结构一般为六方体,但因应不同压力可以有其他晶格结构。密度比水小。

    熔点

    在常压环境下,冰的熔点为0℃。0℃水冻结成冰时,体积会增大约1/9(水体积最小时为4℃)。据观测,封闭条件下水冻结时,体积增加所产生的压强可达2500大气压

    冰的熔点与压强存在着一种奇妙的关系:在2200大气压以下,冰的熔点随压力的增大而降低,大约每升高130个大气

    压降低1摄氏度;超过2200大气压后,冰的熔点随压力增加而升高:3530大气压下冰的熔点为-17℃,6380大气压下为

    0℃,16500大气压下为 60℃,而20670大气压下冰在76℃时才熔化,称为名副其实的“热冰”。冰在0℃下密度为0.917

    g/cm&sup3,而水的密度正常为1.00g/cm&sup3,所以冰会浮于水上。

    特性/冰[水的固态形式] 编辑

    泼水成冰泼水成冰

    水的热涨冷缩是反常的,水在低于4度是是热缩冷涨,导致密度下降,而大于4度时,则恢复热涨冷缩。这水是最重要也是最奇特的特性之一。

    这是保障生物存在的很重要的一点,当水结冰的时候,冰的密度小,浮在水面,可以保障水下生物的生存。当天暖的时候,冰在上面,也是最先解冻。但如果冰的密度比水大,冰会不断沉到水下,天暖的时候也不会解冻,来年上面的水继续冰冻,直到所有的水都成了冰,那所有的水生生物都不会存在了。

    功效/冰[水的固态形式] 编辑

    冰 (《本草拾遗》)

    【异名】凌(《纲目》)。

    【来源】为水凝成的无色透明的固体。

    【性味】《本草拾遗》:味甘,大寒,无毒。

    【功用主治-冰的功效】退热消暑,解渴除烦。

    治伤寒阳毒,热甚昏迷,中暑烦渴。

    ①《本草拾遗》:主去热烦。

    ②《日用本草》:解烦渴,消暑毒。

    ③《纲目》:伤寒阳毒、热甚昏迷者,以冰一块置于膻中,良。

    亦解烧酒毒。

    【用法与用量】内服:含化.外用:罨敷。

    相关知识/冰[水的固态形式] 编辑

    特殊的冰

    热冰

    冰

    除了前面提到高压下形成的热冰之外,重水(D2O)在3.8℃时结冰,成为另一种形式的“热冰”。

    水是一种特殊的液体。它在4℃时密度最大。温度在4℃以上,液态水遵守一般热胀冷缩规律。4℃以下,原来水中呈线形分布的缩合分子中,出现一种像冰晶结构一样的似冰缔合分子,叫做"假冰晶体"。因为冰的密度比水小,“假冰晶体”的存在,降低了水的密度,这就是为什么水在4℃时密度最大,低于4℃密度又要减小的秘密。

    人类已经能够在实验室里制造出八种冰的晶体。但只有天然冰能在自然条件下存在,其它都是高压冰,在自然界不能稳定存在。

    天然冰中水分子的缔合是按六方晶系的规则排列起来的。所谓结晶格子,最简单的例子是紧密地堆砌的砖块,如果在这些砖块的中心处代之以一个假设的原子,便得到了一个结晶格子。冰的晶格为一个带顶锥的三棱柱体,六个角上的氧原子分别为相邻六个晶胞所共有。三个棱上氧原子各为三个相邻晶胞所共有,二个轴顶氧原子各为二个晶胞所共有,只有中央一个氧原子算是该晶胞所独有。

    注:一般被称为干冰的物质实际是二氧化碳的固体状态,与水和冰没有关系。

    干冰

    是二氧化碳的固体形式。在正常气压下,二氧化碳的凝固点是摄氏负78.5度,在保持物体维持冷冻或低温状态下非常有用。它无色,无味,不易燃,略带酸性。干冰的密度各不相同,但通常约为 1.4至1.6 g/cm。干冰能够急速的冷冻物体和降低温度并且可以用隔离手套来做配置。到二十一世纪,干冰已经被广泛的使用在许多层面了,干冰在增温时是由固态直接升华为气态,直接转化为气体而省略转为液态的程序,因此其相变并不会产生液体,也因此我们称它做“干冰”。要将二氧化碳变成液态,就必须加大压强至5.1大气压才会出现液态二氧化碳。

    冰与水

    冰的分子模型由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的

    研究,证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这

    些四面体联系起来,成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%、因此冰的密度较小,约为摄氏4度是液态水的9/10。

    水溶解时拆散了大量的氢键,使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分

    子),故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不象冰中那样固定,H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另

    一微晶中去。这样分子间的空隙减少,密度相对冰就增大了。

    温度升高时,水分子的四面体集团不断被破坏,分子无序排列增多,使密度增大。但同时,分子间的热运动也增加了分子间

    的距离,使密度又减小。这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡,因此,在4℃时水的密度最大。过了4℃后,分子的热运动使分子间的距离增大的因素,就占优势

    了,水的密度又开始减小。

    河冰

    黄河流域是中华民族的摇篮,孕育了华夏五千年的文明。结冰但是黄河带给我们中华民族的不全是好处,黄河洪水和冰害经常掠去两岸人民的财产和生命。

    远在公元前四百多年,对于黄河的冰情,已有详细的记载:“孟冬之月,水始冰,地始冻。仲冬之月,冰益坚,地始坼。季冬之月,冻方盛,水泽腹坚,命取冰,冰以入。孟春之月,东风解冻,蛰虫始振,鱼上冰。”这是世界上最早的有关结冰、封冻和解冻的冰情文字记录。

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    化合物

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