Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Лід


Лід: хімічна формула

План:


Введення

Лід - вода в твердому агрегатному стані, мінерал.

Льодом іноді називають деякі речовини в твердому агрегатному стані, наприклад, сухий лід, аміачний лід або метановий лід.


1. Основні властивості водного льоду

В даний час відомі три аморфних різновиди і 15 кристалічних модифікацій льоду. Фазова діаграма на малюнку справа показує при яких температурах і тисках існують деякі з цих модифікацій (повніший опис див.нижче).

Фазова діаграма льоду. Тиск ( ГПа) в логарифмічному масштабі, температура зліва - в градусах Цельсія, справа - Кельвіна, 1 - рідка фаза

У природних умовах Землі лід представлений, головним чином, однією кристалічною модифікацією, кристаллизующейся в гексагональної сингонії ( лід I h). В льоду I h кожна молекула Н 2 O оточена чотирма найближчими до неї молекулами, що знаходяться на однакових відстанях від неї, рівних 2,76 і розміщених у вершинах правильного тетраедра.

Кристалічна структура льоду I h. Сірими пунктирними лініями показані водневі зв'язки.

Ажурна структура такого льоду призводить до того, що його щільність, рівна 916,7 кг / м при 0 C, нижче щільності води (999,8 кг / м ) при тій же температурі. Тому вода, перетворюючись на лід, збільшує свій об'єм приблизно на 9% [1]. Лід, будучи легше рідкої води, утворюється на поверхні водойм, що перешкоджає подальшому замерзанню води.

Висока питома теплота плавлення льоду, дорівнює 330 кДж / кг, (для порівняння - питома теплоти плавлення заліза дорівнює 270 кДж / кг), служить важливим фактором в обороті тепла на Землі. Так, щоб розтопити 1 кг льоду або снігу, потрібно стільки ж тепла, скільки потрібно, щоб нагріти літр води від 0 до 80 C

Лід зустрічається в природі у вигляді власне льоду (материкового, плаваючого, підземного), а також у вигляді снігу, інею і т. д. Під дією власної ваги лід здобуває пластичні властивості й плинність.

Природний лід звичайно значно чистіше, ніж вода, тому що при кристалізації води в першу чергу в грати встають молекули води (див. зонна плавка). Лід може містити механічні домішки - тверді частки, крапельки концентрованих розчинів, бульбашки газу. Наявністю кристаликів солі і крапельок розсолу пояснюється солонуватою морського льоду.

Лід в Арктиці

2. Лід на Землі

Загальні запаси льоду на Землі близько 30 млн км . Основні запаси льоду на Землі зосереджені в полярних шапках (головним чином, в Антарктиді, де товщина шару льоду досягає 4 км).

2.1. В океані

Вода в світовому океані солона і це перешкоджає утворенню льоду, тому лід утворюється тільки в полярних і субполярних широтах, де зима довга і дуже холодна. Замерзають деякі неглибокі моря, розташовані в помірному поясі. Розрізняють однорічні та багаторічні льоди. Морський лід може бути нерухомим, якщо пов'язаний із сушею, або плавучим, тобто дрейфуючим. В океані зустрічаються льоди, що відкололися від льодовиків суші і спустилися в океан в результаті абляції, - айсберги.


3. Лід у космосі

Є дані про наявність льоду на планетах Сонячної системи і в ядрах комет. З льоду складена поверхню Європи - супутника Юпітера.

4. Використання льоду в техніці

Крижана гідросуміш. Наприкінці 1980-х років лабораторія Аргон розробила технологію виготовлення крижаної гідросуміші (Ice Slurry), здатної вільно текти по трубах різного діаметру, не збираючись в крижані нарости, не сліпа і не забиваючи системи охолодження [2]. Солона водяна суспензія складалася з безлічі дуже дрібних крижаних кристаликів округлої форми. Завдяки цьому зберігається рухливість води і, одночасно, з точки зору теплотехніки вона являє собою лід, який в 5-7 разів ефективніше простий холодної води в системах охолодження будівель. Крім того, такі суміші перспективні для медицини. Досліди на тваринах показали, що мікрокристали суміші льоду прекрасно проходять у досить дрібні кровоносні судини і не ушкоджують клітини. "Крижана кров" подовжує час, протягом якого можна врятувати постраждалого. Скажімо, при зупинці серця цей час подовжується, по обережними оцінками, з 10-15 до 30-45 хвилин.

Використання льоду як конструкційний матеріал широко поширене в приполярних регіонах для будівництва жител - голку. Лід входить до складу запропонованого Д. Пайком матеріалу Пайкеріт, з якого пропонувалося зробити найбільший у світі авіаносець. Використання льоду для побудови штучних островів описується у фантастичному романі Крижаний острів.


5. Фази льоду

Фаза Характеристики [3] [4]
Аморфний лід Аморфний лід не володіє кристалічною структурою. Він існує в трьох формах: аморфний лід низької щільності (LDA), що утворюється при атмосферному тиску і нижче, аморфний лід високої щільності (HDA) і аморфний лід дуже високої щільності (VHDA), що утворюється при високому тиску. Лід LDA отримують дуже швидким охолодженням рідкої води ("сверхохлажденная склоподібна вода", HGW), або конденсацією водяної пари на дуже холодною підкладці ("аморфна тверда вода", ASW), або шляхом нагрівання високоплотностних форм льоду при нормальному тиску ("LDA") .
Лід I h Звичайний гексагональний кристалічний лід. Практично весь лід на Землі відноситься до льоду I h, і лише дуже мала частина - до льоду I c.
Лід I c Метастабільний кубічний кристалічний лід. Атоми кисню розташовані як в кристалічній решітці алмазу.
Його отримують при температурі в діапазоні від -133 C до -123 C, він залишається стійким до -73 C, а при подальшому нагріванні переходить в лід I h. Він зрідка зустрічається у верхніх шарах атмосфери.
Лід II Трігональной кристалічний лід з високоупорядоченной структурою. Утворюється з льоду I h при стисненні і температурах від -83 C до -63 C. При нагріванні він перетвориться в лід III.
Лід III Тетрагональної кристалічний лід, який виникає при охолодженні води до -23 C і тиску 300 МПа. Його щільність більше, ніж у води, але він найменш щільний з усіх різновидів льоду в зоні високих тисків.
Лід IV Метастабільний трігональной лід. Його важко отримати без нуклеірующей затравки.
Лід V Моноклінна кристалічний лід. Виникає при охлаженіі води до -20 C і тиску 500 МПа. Володіє найскладнішою структурою у порівнянні з усіма іншими модифікаціями.
Лід VI Тетрагональної кристалічний лід. Утворюється при охлаженіі води до -3 C і тиску 1,1 ГПа. У ньому проявляється дебаєвської релаксація.
Лід VII Кубічна модифікація. Порушено розташування атомів водню; в речовині проявляється дебаєвської релаксація. Водневі зв'язки утворюють дві взаимопроникающие решітки.
Лід VIII Більш впорядкований варіант льоду VII, де атоми водню займають, очевидно, фіксовані положення. Утворюється з льоду VII при його охолодженні нижче 5 C.
Лід IX Тетрагональная метастабільна модифікація. Поступово утворюється з льоду III при його охолодженні від -65 C до -108 C, стабільний при температурі нижче -133 C і тиску між 200 і 400 МПа. Його щільність 1,16 г / см , тобто, трохи вище, ніж у звичайного льоду.
Лід X Симетричний лід з упорядкованим розташуванням протонів. Утворюється при тисках близько 70 ГПа.
Лід XI Ромбічна низькотемпературна рівноважна форма гексагонального льоду. Є сегнетоелектриків.
Лід XII Тетрагональная метастабільна щільна кристалічна модифікація. Спостерігається в фазовому просторі льоду V і льоду VI. Можна отримати нагріванням аморфного льоду високої щільності від -196 C до приблизно -90 C і при тиску 810 МПа.
Лід XIII Моноклінна кристалічна різновид. Виходить при охолодженні води нижче -143 C і тиску 500 МПа. Різновид льоду V з упорядкованим розташуванням протонів.
Лід XIV Ромбічна кристалічна різновид. Виходить при температурі нижче -155 C і тиску 1,2 ГПа. Різновид льоду XII з упорядкованим розташуванням протонів.
Лід XV Псевдоромбіческая кристалічна різновид льоду VI з упорядкованим розташуванням протонів. Можна отримати шляхом повільного охолодження льоду VI приблизно до -143 C і тиску 0,8-1,5 ГПа. [5]

Нові дослідження формування водяного льоду на рівній поверхні міді при температурах від -173 C до -133 C показали, що спочатку на поверхні виникають ланцюжки молекул шириною близько 1 нм НЕ гексагональної, а пентагональні структури [6].


6. Крига Арктики

  • Дрейфуючий лід в Арктиці

  • Лід у період літньої навігації

  • Щільний лід

  • Крижані поля

  • Атомохід "Ямал" ламає лід

  • Освіта ніласа

  • Снежніци на крижаному полі

  • Розлом льоду


Примітки


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Лід XV
Лід VI
Лід Ic
Лід V
Лід IV
Лід II
Викопний лід
Сухий лід
Лід на Місяці
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru