Cubos de Gelo

 

Ice I c é um metaestávelb forma de gelo que podem ser formados, pela condensação de vapor de água, à pressão ambiente, mas as baixas temperaturas (menos de -80 ° C, ver Diagrama de Fase ), ou abaixo de cerca de -38 ° C em gotas pequenas (~ M diâmetro 6) [ 1013] Ou reduzindo a pressão sobre alta pressão gelos em 77 K. Muitas vezes encontradas são estados de transição entre gelo hexagonal e cúbico , dependendo da formação e história do gelo cúbicos [ 1236 ].

Cúbicos de gelo tem uma pressão um pouco maior do que vapor de gelo I h , podendo naturalmente formam na atmosfera superior [ 751] E é freqüentemente encontrado no congelamento confinado (poroso) sistemas aquosos. Há evidências de que ele pode ser o preferido para a fase de gelo formado a partir de gotas de água menores que 15 nm raio de 160-220 K [ 856,996], Devido à sua baixa energia interfacial livre do gelo hexagonal. Maiores cristais de gelo cúbicos converter, de forma irreversível, mas muito lentamente na faixa de temperatura 170-220 K, ao gelo hexagonal com até 50 J mol -1 evolução de calor [ 493 ].

É constituída por uma rede cúbica de face centrada (Space grupo Fd bar3 m227 ; Laue classe simetria m-3m; sílica análoga à β-cristobalita) com metade dos buracos tetraédricos preenchido. As moléculas estrelou mostram as posições célula unitária. O (H 2 O) 10  cluster, mostrada em vermelho, foi encontrado em uma estrutura super-molecular [ 32 ].

 

Tal como acontece com gelo I h , possui uma estrutura bastante aberta de baixa densidade, onde a eficiência da embalagem é baixa (~ 1 / 3) em comparação com a simples cúbico (~ 1 / 2) ou verdadeiro rosto centrado cúbicos (~ 04/03) estruturas.um

 

Em contraste com gelo I h, no entanto, as moléculas de água têm um arranjo escalonado de ligação de hidrogênio com relação a todos os seus vizinhos, em vez de três quartos deles. O resultado é que a densidade é quase o mesmo como o gelo Eu h.

 

Todos os átomos têm quatro tetrahedrally dispostos vizinhos mais próximos e doze vizinhos segundo, como gelo Eu h. Os cristais podem ser pensadas como folhas de cadeira de forma hexâmeros em qualquer um dos aviões tetrahedrally-arranjado. Por favor, note que em ambos os diagramas desses estrutural da ligação de hidrogênio é ordenado quando na realidade ela é aleatória (obedecendo a " regras de gelo ': dois átomos de hidrogênio perto de cada oxigênio, um átomo de hidrogênio em cada O · · · · O bond). Como o ângulo HOH não varia muito com a da molécula isolada, as pontes de hidrogênio não são retas (embora mostrado até nas figuras). No entanto, a estrutura ordenada apresentados podem existir em um próton forma ordenada (gelo XI c; comparável à relação de gelo XI para Ice- I h ) [ 1753 ].

 

O cristal cúbico tem unidade de célula dimensão 6,358 Å (a, b, c; 90 º, 90 º, 90 º, 8 moléculas) [ 383 ]. Todas as moléculas de experiência idêntica ambientes molecular. Interpenetrando geloEu redes c ocorrer no gelo de alta pressão do gelo e sete e oito de gelo .

Existem diferenças no número de moléculas de água nas conchas de hidratação em torno das moléculas de água emhexagonal ices e cúbicos. Notadamente, há uma molécula de água extra no shell segundo de gelo hexagonal, o que ajuda a explicar a sua maior estabilidade. As cavidades de gelo cúbicos são formados a partir de dez moléculas de água e são menores do que aqueles em gelo hexagonal, formado a partir de doze. Estas cavidades formam uma rede idêntica à moléculas de água. Com efeito, se todas as cavidades contêm uma molécula de água cada um, então a estrutura de gelo e sete é formado.

 

Comparação de gelo hexagonal e cúbica
Camada de hidratação
1
2
3
4
5
6
Nm de raio, (aprox.)
0,28
0.45 (0.46)
0,53
0,65
0.70 (0.74)
0,78
Gelo hexagonal, No.
4
12 (+1)
9
12
9 (+2)
18
Cúbicos de gelo, No.
4
12
12
6
12
24

 

Cúbicos de gelo mostra redução anômala na condutividade térmica com a pressão crescente (como fazer gelo hexagonal ede baixa densidade do gelo amorfo ), mas diferente da maioria dos cristais. Isto é devido às mudanças na ligação de hidrogênio diminuindo a velocidade do som transversal [ 617]. Ices cúbicos e hexagonais foram comparados [ 996 ].

 

fonte: http://www.lsbu.ac.uk/water/ice1c.html

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