아이스 7세

Ice VII

Ice VII는 입방체 결정체 형태의 얼음이다. 상온으로 온도를 낮추거나 중수(DO2) 얼음 VI를 95K 이하로 압축해 3GPA(대기 3만기압) 이상의 액체수에서 형성할 수 있다. 보통의 물 얼음은 얼음 Ih, (브리지그만 명명법에서)로 알려져 있다. ice II에서 ice XIII에 이르기까지 다양한 종류의 얼음이 다른 온도와 압력으로 실험실에서 생성되었다. Ice VII는 광범위한 온도 및 압력에서 측정 가능하며 120 K(-153 °C) 이상의 저밀도 비정형 얼음(LDA)으로 변환된다.[1] 아이스 VII는 액체 상태의 물과 얼음 VI가 355K, 2.216GPA로 3중점을 가지며, 용해선은 최소 715K(442°C)와 10GPA로 확장된다.[2] Ice VII는 충격파를 통한 급속 압축에 의해 나노초 이내에 형성될 수 있다.[3][4] 그것은 또한 주변 온도에서 얼음 6에 대한 압력을 증가시킴으로써 만들어질 수 있다.[5]

대부분의 얼음 단계(얼음 Ih 포함)와 마찬가지로 수소 원자 위치도 정렬되지 않는다.[6] 게다가, 산소 원자는 여러 부위에서 분열을 일으킨다.[7][8][9] 얼음 VII의 구조는 두 개의 비접속(그러나 비접속) 부속물 형태의 수소 결합 프레임워크로 구성된다.[7] 수소 결합은 물 헥사머의 중심을 통과하기 때문에 두 개의 격자를 연결하지 않는다. Ice VII는 약 1.65 gcm−3(2.5 GPA와 25°C(77 °F, 298 K))[10]의 밀도로 네트워크 내부 O-O 거리가 8% 더 길어서 (0.1 MPa에서) 상호 접속이 가능하기 때문에 입방 얼음 밀도가 2배 미만이다. 입방 단위 셀의 측면 길이는 3.3501 å (DO의2 경우, 2.6 GPA와 22 °C (72 °F, 295 K)이며, 2개의 물 분자를 포함한다.[8]

Ice VII는 단순 냉각으로 주문할 수 있는 유일한 무질서한 얼음 단계로 273K 이하에서 최대 8GPA까지 얼음 8을 형성한다.[5][11] 이 압력 이상으로 VII-VII 변환 온도는 급격히 떨어져 약 60 GPA에서 0K에 도달한다.[12] 따라서 얼음 7세는 얼음의 모든 분자상 중에서 가장 큰 안정장을 가지고 있다. 얼음 VII 구조의 등뼈를 형성하는 입방산소 하위 대기표는 적어도 128 GPA의 압력까지 지속된다;[13] 이 압력은 물이 얼음 X를 형성하면서 분자 특성을 완전히 상실하는 압력보다 실질적으로 더 높다. 고압 입자에서는 원자의 확산(산소 격자 주위의 양성자의 이동)이 분자 확산을 지배하는데, 이는 직접 측정된 효과다.[14]

자연발생

과학자들은 얼음 7호가 주로 물로 이루어진 외행성(Gliese 436 b, Gliese 1214 b 등)뿐만 아니라 유로파의 해저도 구성할 수 있다고 가설을 세운다.[15][16]

2018년 천연 다이아몬드에서 발견된 포함 물질 중 아이스 7이 확인되었다. 얼음 7세가 자연에 존재한다는 이러한 증명 때문에 국제광물학회는 당연히 얼음 7세를 구별되는 광물로 분류했다.[17] 얼음 7호는 다이아몬드 격자의 강도와 강성으로 인해 다이아몬드 내부에 갇힌 물이 깊은 맨틀의 고압력을 유지하다가 표면 온도로 냉각되어 고온 없이 고압의 필수 환경을 만들 때 형성된 것으로 추정된다.[18]

참조

  1. ^ S. Klotz, J. M. Besson, G. Hamel, R. J. Nellmes, J. Loveday와 W. G. Marshall, 저온 및 주변 압력에서의 Metastable ice VII, Nature 398 (1999) 681–684.
  2. ^ "IAPWS, Release on the pressure along the melting and the sublimation curves of ordinary water substance, 1993" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2008-10-06. Retrieved 2008-02-22.
  3. ^ Dolan, D; Gupta, Y (2004). "Nanosecond freezing of water under multiple shock wave compression: Optical transmission and imaging measurements". J. Chem. Phys. 121 (18): 9050–9057. Bibcode:2004JChPh.121.9050D. doi:10.1063/1.1805499. PMID 15527371.
  4. ^ Myint, P; Benedict, L; Belof, J (2017). "Free energy models for ice VII and liquid water derived from pressure, entropy, and heat capacity relations". J. Chem. Phys. 147 (8): 084505. Bibcode:2017JChPh.147h4505M. doi:10.1063/1.4989582. OSTI 1377687. PMID 28863506.
  5. ^ a b Johari, G. P.; Lavergne, A. & Whalley, E. (1974), "Dielectric properties of ice VII and VIII and the phase boundary between ice VI and VII", Journal of Chemical Physics, 61 (10): 4292, Bibcode:1974JChPh..61.4292J, doi:10.1063/1.1681733
  6. ^ Petrenko, V. F.; Whitworth, R. W. (2002), The Physics of Ice, New York: Oxford University Press.
  7. ^ a b Kuhs, W. F.; Finney, J. L.; Vettier, C. & Bliss, D. V. (1984), "Structure and hydrogen ordering in ices VI, VII, and VIII by neutron powder diffraction", Journal of Chemical Physics, 81 (8): 3612–3623, Bibcode:1984JChPh..81.3612K, doi:10.1063/1.448109.
  8. ^ a b Jorgensen, J. D.; Worlton, T. G. (1985), "Disordered structure of D2O ice VII from in situ neutron powder diffraction", Journal of Chemical Physics, 83 (1): 329–333, Bibcode:1985JChPh..83..329J, doi:10.1063/1.449867.
  9. ^ Nelmes, R. J.; Loveday, J. S.; Marshall, W. G.; et al. (1998), "Multisite Disordered Structure of Ice VII to 20 GPa", Physical Review Letters, 81 (13): 2719–2722, Bibcode:1998PhRvL..81.2719N, doi:10.1103/PhysRevLett.81.2719.
  10. ^ D. 아이젠베르크와 W. 카우즈만, 물의 구조와 성질 (옥스포드 대학 출판부, 런던, 1969년); (b) 도데카자간성 모델은 물의 구조인 L. 폴링, 물의 구조, 수소 본딩에서, Ed. D. Hadzi와 H. W. Thompson (Pergamon Press Ltd, London, 1959년 런던, Pergamon Press Ltd.) pp 1–6.
  11. ^ 참고: iceh I는 이론적으로 지질학적 시간 계산에 따라 양성자 순서가 지정된 ice XI로 변환되지만, 실제로는 소량의 KOH 촉매를 추가하는 것이 필요하다.
  12. ^ Pruzan, Ph.; Chervin, J. C. & Canny, B. (1993), "Stability domain of the ice VIII proton-ordered phase at very high pressure and low temperature", Journal of Chemical Physics, 99 (12): 9842–9846, Bibcode:1993JChPh..99.9842P, doi:10.1063/1.465467.
  13. ^ Hemley, R. J.; Jephcoat, A. P.; Mao, H. K.; et al. (1987), "Static compression of H2O-ice to 128 GPa (1.28 Mbar)", Nature, 330 (6150): 737–740, Bibcode:1987Natur.330..737H, doi:10.1038/330737a0, S2CID 4265919.
  14. ^ Katoh, E. (15 February 2002). "Protonic Diffusion in High-Pressure Ice VII". Science. 29=5558 (5558): 1264–1266. Bibcode:2002Sci...295.1264K. doi:10.1126/science.1067746. PMID 11847334. S2CID 38999963.
  15. ^ 리에주 대학교(2007년 5월 16일) 천문학자들이 근처 항성 앞에서 물세계의 그림자를 발견한다. 사이언스데일리 2010년 1월 3일 회수
  16. ^ David A. Aguilar (2009-12-16). "Astronomers Find Super-Earth Using Amateur, Off-the-Shelf Technology". Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Archived from the original on April 13, 2012. Retrieved January 23, 2010.
  17. ^ Sid Perkins (2018-03-08). "Pockets of water may lay deep below Earth's surface". Science. Archived from the original on March 8, 2018. Retrieved March 8, 2018.
  18. ^ Netburn, Deborah. "What scientists found trapped in a diamond: a type of ice not known on Earth". Los Angeles Times. Archived from the original on 12 March 2018. Retrieved 12 March 2018.

외부 링크