Лід X
Лід X — кубічна форма льоду, утворюється так само, як і лід VII. Він має потрійну точку з льодом VII і льодом VIII при температурі 100 К і тиску 62 ГПа.
Лід X належить до кубічної просторової групи. Його структура складається з об’ємноцентрованої кубічної упаковки атомів кисню, кожен з яких з’єднаний з чотирма атомами водню, розташованими посередині між двома сусідніми атомами кисню. Таким чином, кожен атом водню в структурі має два симетричні зв’язки O–H з двома різними атомами кисню. Це призводить до того, що молекулярний характер, який спостерігався на попередніх фазах льоду, зникає в льоду X.[1][2][3] Симетричну структуру льоду X спочатку передбачив Хольцапфель,[4] а потім за допомогою експериментальних досліджень прийшли до цього Хірш та Хольцапфель.[5][6]
Було запропоновано дві «форми» структури льоду X, а саме «невпорядкований лід X» і «впорядкований лід X». У невпорядкованому льоду X атоми водню можна знайти в потенціалі подвійної ями, де атоми водню можуть тунелювати вперед і назад між двома мінімумами. Таким чином, атоми водню можуть знаходитися в двох енергетично еквівалентних місцях. У цьому випадку «половинне положення» є результатом статистичного усереднення атомів водню, які делокалізовані в неглибокому потенціалі подвійної ями. Зі збільшенням тиску відстань O–O зменшується, і потенціал подвійної ями перетворюється на потенціал одної ями, створюючи впорядкований лід X, де атоми водню можуть бути знайдені в одній позиції, при цьому атом водню локалізований в одноямний потенціал.[7][8] Об’ємноцентрована кубічна киснева решітка зберігається в обох структурах. Вважається, що послідовність фазових переходів при низьких температурах слідує маршруту лід VIII — невпорядкований лід X — упорядкований лід X.[7]
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ A. Polian, M. Grimsditch New high-pressure phase of H2O: ice X Phys. Rev. Lett., 52 (1984), pp. 1312-1314
- ↑ R. Caracas Dynamical instabilities of ice X Phys. Rev. Lett., 101 (2008), pp. 1-4
- ↑ M. Marques, G.J. Ackland, J.S. Loveday Nature and stability of ice X High Pres. Res., 29 (2009), pp. 208-211
- ↑ W.B. Holzapfel On the symmetry of the hydrogen bonds in ice VII J. Chem. Phys., 56 (1972), pp. 712-715
- ↑ K.R. Hirsch, W.B. Holzapfel Symmetric hydrogen bonds in ice X Phys. Lett., 101 (1984), pp. 142-144
- ↑ K.R. Hirsch, W.B. Holzapfel Effect of high pressure on the Raman spectra of ice VIII and evidence for ice X J. Chem. Phys., 84 (1986), pp. 2771-2775
- ↑ а б R. Caracas Dynamical instabilities of ice X Phys. Rev. Lett., 101 (2008), pp. 1-4
- ↑ M. Benoit, D. Marx, M. Parrinello Tunnelling and zero-point motion in high-pressure ice Nat, 392 (1998), pp. 258-261