Lód VII

Lód VII – regularna odmiana lodu, stabilna w wysokich ciśnieniach (2,1 GPa – 62 GPa) i szerokim zakresie temperatur (powyżej 100 K).

Struktura krystaliczna lodu VII

Diagram fazowy wody w szerokim zakresie ciśnień

Charakterystyka

Sieć krystaliczną takiego lodu tworzą dwie przenikające się podsieci o strukturze identycznej jak sieć krystaliczna lodu I_c. Podsieci te nie są połączone wiązaniami wodorowymi. Wiązania wodorowe nie są w lodzie VII uporządkowane przestrzennie; odmiana polimorficzna tego lodu o uporządkowanych wiązaniach to lód VIII. Lód VII powstaje w wyniku ochładzania wody w ciśnieniu powyżej 3 GPa do temperatury rzędu kilkudziesięciu stopni Celsjusza. Gęstość takiego lodu jest większa od gęstości ciekłej wody i równa 1,65 g/cm³ (w 2,5 GPa i 25 °C); względna przenikalność elektryczna jest większa niż dla lodu heksagonalnego (I_h) i równa około 150^[1].

Powyżej 14 GPa struktura lodu VII ulega stopniowej zmianie, w związku z częściową dysocjacją molekuł. W sieci krystalicznej znajdują się ośmiościenne pustki, do których trafiają niektóre protony. Nie mogą one tworzyć wiązań wodorowych, wymuszając reorganizację. Struktura zmienia się płynnie w tetragonalną; przy dalszym wzroście ciśnienia dochodzi do przemiany w regularny lód X^[1].

Lód VII ma znane punkty potrójne z ciekłą wodą i lodem VI (355 K, 2,216 GPa), lodem VI i lodem VIII (5 °C, 2,1 GPa), oraz lodem VIII i lodem X (100 K, 62 GPa). Wzdłuż krzywej łączącej te dwa ostatnie punkty zachodzi przemiana fazowa w formę z uporządkowanymi wiązaniami wodorowymi (lód VIII), ale lód VII może istnieć także poza obszarem pełnej stabilności, w stanie metastabilnym. W 77 K czas przemiany fazowej staje się nieograniczenie długi i dochodzi do tzw. „zamrożenia nieporządku”^[1].

Występowanie

Lód VII jest prawdopodobnie istotnym składnikiem dużych ciał niebieskich zawierających znaczne ilości wody, jak tzw. lodowe olbrzymy, czyli planety typu Neptuna, oraz największe księżyce lodowe^[1]. Może też występować na tzw. planetach oceanicznych, hipotetycznych planetach pozasłonecznych zbudowanych głównie z wody^[2].

Przypisy

1. Martin Chaplin: Ice-seven (Ice VII). [w:] Water Structure and Science [on-line]. 2016-02-18. [dostęp 2016-06-21]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-03-14)].
2. Léger, Alain; Selsis, F.; Sotin, C.; Guillot, T.; Despois, D.; Lammer, H.; Ollivier, M.; Brachet, F.; Labeque, A.; Valette, C.. A New Family of Planets? "Ocean Planets". „Icarus”. 169 (2), s. 499–504, 2004. DOI: 10.1016/j.icarus.2004.01.001. arXiv:astro-ph/0308324.