Лёд

Лёдтвёрдая фаза воды, мономинеральная горная порода. В нач. 20 в. Было открыто явление полиморфизма льда (способность льда к разному кристаллическому строению, что влечёт за собой существенное изменение всех его физических свойств). В природе возможны 10 кристаллических модификаций льда и одна аморфная форма, а то, с чем мы сталкиваемся на поверхности Земли, лишь одна из разновидностей льда, названная лёд-I. Этот лёд имеет шестиугольную пространственную решётку, в узлах которой расположены атомы кислорода. В образовании связей участвуют атомы водорода, но их положение не фиксировано, прочная водородная связь между молекулами устанавливается только при очень низкой тем-ре.Другие модификации льда могут существовать в огромном диапазоне тем-р и давлений, не встречающихся на поверхности Земли.

Устойчивое их существование возможно лишь при определённых сочетаниях давления, удельного объёма и тем-ры. Модификации льда-II, – III и – V могут долго сохраняться при атм. Давлении, если тем-ра не поднимается выше –170 °C. При конденсации водяных паров на поверхности, охлаждённой до –160 °C и ниже, образуется аморфный лёд, который переходит в обычный при повышении тем-ры до –129 °C, при этом выделяется тепло.-IV представляет собой нестабильную фазу в тех же условиях, где устойчиво существует лёд-V. Несколько легче получить лёд-VI, который оказывается стабильным, если замораживанию под давлением подвергается тяжёлая вода. -VII при огромном давлении 20 гПа плавится при тем-ре 200 °C. -VIII – это упорядоченная форма льда-VII, возникающая при низкой тем-ре.

Наконец, лёд-IX представляет собой нестабильную фазу, которая возникает при переохлаждении льда-III.Природный лёд (лёд-I) обычно значительно чище воды, т. к. Растворимость веществ во льду очень плохая. Может содержать механические примеси – твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа. При длительных статических нагрузках и под действием собственной массы обладает текучестью. Скорость течения льда обратно пропорциональна абс. Тем-ре, так что с понижением тем-ры лёд приближается к абсолютно твёрдому телу. В ср. При близкой к таянию тем-ре текучесть льда в 106 раз выше, чем у горных пород, и с этим связан ряд природных явлений (движение ледников и др.).Под влиянием поверхностной энергии кристаллов и энергии упругонапряжённых связей кристаллической решётки, возникающей при деформировании, лёд подвергается перекристаллизации в твёрдой фазе (рекристаллизация) и временами переходит в жидкую (режеляция) или парообразную (сублимация) фазы.В последние годы во льду открыты газоледяные соединения, называемые кристаллогидратами.

Это вещества, в которых кристаллическая решётка воды содержит пустоты, способные принять инородные молекулы. Если молекул воды достаточно много, то весь газ может перейти в форму гидрата, и тогда между молекулами воды оказываются молекулы метана, пропана и других углеводородов. Химической связи между водой и газами нет, и при нормальных условиях они способны гореть. Залежи кристаллогидратов выявлены на тер. Сибири, занятой многолетнемёрзлыми породами. Такой лёд, залегающий совсем неглубоко, – в перспективе многообещающее топливо. В нём на 1 м³ воды приходится до 200 м³ природного газа. – самая распространённая горная порода во Вселенной. Марс, Юпитер, Сатурн, Уран содержат огромные массы льда, а некоторые спутники планет сложены им почти полностью.

Не исключение и наша Земля. Более одной десятой земной суши занято вечными льдами, а пятая часть всей поверхности планеты ежегодно находится под снегом. См. Также морские льды, речные льды..