Группа льда (минералогия)

Водяной лёд (от др.-греч. λίθος – камень[1]) — один из самых распространённых минералов на Земле. В минералогии Группа льда входит в класс Простых и сложных окислов, но выделяется по своим уникальным свойствам[2].

Лёд (группа льда)

Кристаллы льда (снег, иней и пр.)
Формула H2O
Примесь Газообразные и твёрдые механические примеси
Физические свойства
Цвет Бесцветный, голубоватый, белый
Цвет черты Белый
Блеск Стеклянный
Прозрачность Прозрачный
Твёрдость 1,5
Спайность Не обладает
Излом Раковистый
Плотность 0.9167 г/см³
Кристаллографические свойства
Сингония Гексагональная
Оптические свойства
Показатель преломления nω 1.309, nε 1.311

Кристаллическая структура и свойства

Лед обладает молекулярной кристаллической структурой, в локальном отношении близкой к структуре алмаза (каждая молекула Н2О имеет координационное число 4). По общему расположению молекул структура льда аналогична структуре вюртцита, но неупорядочена по атомам водорода.

Морфология
Кристаллическая структура гексагонального льда

Обычно кристаллы снега (Снежинка или иней) имеют сложную 6-лучевую звёздную фигуру роста различной формы с гексагональной симметрией (Гексагональная сингония).

В морозные дни выпадают Ледяные иглы. Широко известны дендриты и узорчатые образования льда. В ледяных пещерах кристаллы льда встречаются в виде правильных шестиугольных пластинок, таблитчатых индивидов и сложных по форме сростков. Известны уникальные по величине и хорошему огранению кристаллы льда (до 40 см в длину и до 15 см в поперечнике), встреченные на северо-востоке Азии в горных выработках в условиях вечной мерзлоты.

Сингония
  • гексагональная; дигексагонально-пирамидальный (L66P), (P63mc(С46v).а0 = 7,82; с0 = 7,36[3]..

По международной классификации[4]:

  • Класс: гексагональная сингония 6/mmm (6/m 2/m 2/m) — дигексагональная дипирамидальная
  • Пространственная группа: P63/mmc
  • Параметры ячеек: a = 0,4498 нм, c = 0,7338 нм. Отношение a: c = 1:1,631, V = 128,57 ų, Z = 4.

Оптические свойства
  • Тип: Униаксиальный
  • Значения RI: nω = 1,309, nε = 1,311
  • Максимальное двойное лучепреломление: δ = 0,001

Вода и лёд в минералогии

Статические идеи системы природы К. Линнея отводили малое значение изучению воды в минералогии. Воду рассматривали, как объект исследования географии[5].

Вода имеет исключительное значение не только в химии, физике (см. лёд) но и в минералогии. В генезисе многих минералов принимает участие вода. Она часто играет определяющую роль и позволяет объяснить происхождение большинства минералов. Это подтверждает, что природные воды сами принадлежат к числу минералов.

В 1931 году В. И. Вернадский обратил особое внимание на изучение воды как минерала. Он выделил соединения кислорода с водородом в[6]:

  1. Группа природной воды.
  2. Перекись водорода.

Вода как геологическое явление существует на Земле несколько миллиардов лет и имеет более 1000 разновидностей (В. И. Вернадский описал около 540 из них)[7].

Разновидности льда
Фазовая диаграмма разновидностей льда

В зависимости от условий (температура, давление, удельный объём) лёд может быть в нескольких модификациях[8]:

  • Лёд I — обычный водяной лёд, встречаемый на планете Земля.
  • Лёд II — лёд сохраняется при обычном давлении, при температуре ниже −170° С.
  • Лёд III — лёд сохраняется при обычном давлении, при температуре ниже −170° С.
  • Лёд IV — нестабильная фаза
  • Лёд V — лёд сохраняется при обычном давлении, при температуре ниже −170° С.
  • Лёд VI — стабильная фаза замёрзшей тяжёлой воды.
  • Лёд VII — лёд образуемый при очень высоких давлениях (> 20 ГПа).
  • Лёд VIII — упорядоченная форма льда-VII.
  • Лёд IX — нестабильная фаза переохлаждённого льда-III.
  • и другие

Аморфный лёд возникает при конденсации паров воды на поверхности охлаждённой до −160° С, существует при температурах ниже −130° С.

Лёд в космосе

Лёд распространён во вселенной, огромные массы льда находятся на различных планетах.

Водяной лед в межзвёздном пространстве может принимать различные кристаллические и аморфные формы в зависимости от температуры и давления. Кристаллизация первоначально аморфного льда происходит при температурах около 90 К (или −183°С). Это изменение фазы необратимо. Межзвездный лёд, при температурах ниже 90 К, находится в основном в плотной аморфной фазе[9].

См. также

Примечания
  1. Фасмер М. Лёд // Этимологический словарь русского языка. Т. 2. М.: Астрель. АСТ, 2009. С. 474.
  2. Бетехтин А.Г. Простые и сложные оксиды // Курс минералогии. М.: КД Университет, 2014. С. 297-368
  3. Бетехтин А. Г. Группа льда // Курс минералогии. М.: КД Университет, 2014. С. 298—301
  4. Hellmann G. Schneekrystalle (недоступная ссылка). Berlin: Verlag von Rudolf Mückenberger, 1893. 66 p.
  5. Вернадский В. И. Природная вода в минералогии // История природных вод. Собрание сочинений. Т. 5. М.: Наука, 2013. С. 26—28.
  6. В. И. Вернадский. История минералов: Водородистые минералы // Собрание сочинений. Т. 5. М.: Наука, 2013. С. 15—18.
  7. Вернадский В. И. Заключение // История природных вод. Собрание сочинений. Т. 5. М.: Наука, 2013. С. 515—516.
  8. Котляков В. М. Обыкновенный минерал с необыкновенными свойствами // Мир снега и льда. Москва: Наука, 1994. С. 7-15.
  9. Jenniskens P., Blake D. Science. 1994. 265, 5173, P. 753. цит. по E. F. van Dishoeck, E. A. Bergin, D. C. Lis, J. I. Lunine Water: from clouds to planets. 2014.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.