Получаване на аморфен лед

Водопади и ледниците по света не е България

Аморфен лед - вода под формата на аморфно твърдо вещество, в които водните молекули са подредени произволно, като атомите в обикновената стъклото. -често, отколкото Още не е в природата на леда е в състояние, поликристални.

Аморфен лед се характеризира с това, че липсва на далечни разстояния порядъка на кристалната структура.

Аморфен лед произведени от изключително бързо охлаждане на течна вода (скорост от около 1,000,000 К в секунда), така че молекулите нямат време за образуване на кристална решетка.

По същия начин, има много кристални форми на лед (сега известни петнадесет модификации), има и различни форми на аморфен лед, отличаващи се главно плътност.

Почти всеки материал може да бъде кристална бързо охлаждане от прехвърлянето на стопилката в метастабилната аморфно състояние. Ето защо, от ключово значение за получаване на аморфни цени лед за охлаждане са.
Течният водата трябва да се охлажда до температурата на встъкляване (около 136 К или -137 ° С) в продължение на няколко милисекунди да се избегне спонтанна нуклеация на кристали.

Натискът е друг важен фактор за получаване на аморфен лед. В допълнение, промяна на налягането, е възможно да конвертирате един вид аморфен лед в друга.

Към водата могат да се добавят специални химикали - криопротектори, които понижават неговата точка на замръзване и повишават вискозитета, което предотвратява образуването на кристали. Витрификация се постига без добавяне на криопротектори при много бързо охлаждане.
Тези методи са използвани в биологията за криоконсервиране на клетки и тъкани.

Сортовете на аморфен лед

съществува аморфен лед в три основни форми: аморфен лед ниска плътност (ALNP или LDA), която се образува при атмосферно налягане и по-долу, с висока плътност аморфен лед (или HDA HDA) аморфен лед и много висока плътност (или ALOVP VHDA).

Ниска плътност аморфен лед

По време на утаяването на водна пара на медна плоча, по охлажда под 163 К, първо се получава аморфен лед с плътност 0,93 г / смз, е аморфно твърдо вещество вода или стъкловиден вода. Сега ALNP лаборатории получени по същия метод, при температура под 120 К.
Очевидно е, че като лед в пространство възниква по начин, подобен на различни студени повърхности, като например прахови частици. Това предполага, че ледът е честа практика за състава на комети и присъства на външните планети.

Ако промяната на температурата на субстрата и скорост на отлагане, е възможно да се получи различна плътност лед. Така че, при 77 К и скорост на отлагане от 10 мг на час се получава лед плътност 0,94 грама / cm, и най-10K и скорост от 4 мг за час - 1.1 г / смз, със структура, но лишен от за далечни разстояния е много по-трудно, отколкото на предишния аморфна леда.
Все още е несигурно: същата модификация аморфен лед (с плътност от 0,94 грама / cm) се образува чрез нагряване и HDA в утаяването на пара или те се различават.

Висока плътност на аморфен лед

Аморфен лед висока плътност може да бъде получена чрез изстискване лед час при температури под

140 К. При температура 77 К, HDA се формира на конвенционален естествен лед час при налягане от около 1.6 GPa и ALNP при налягане от около 0,5 GPa. При температура 77 К и налягане от 1 GPa HDA плътност от 1,3 г / смз.
Ако sbrost налягане до атмосферното плътност HDA намалява от 1,3 г / смз 1.17 г / см, а при 77 К, тя се съхранява, докато е необходимо.

Ако лед висока плътност нагрява при нормално налягане, това не стане източник на лед Ih, но вместо това ще бъде друга модификация на аморфен лед, този път с ниска плътност, 0,94 г / смз.
Този лед, докато допълнително загряване до около 150 К zakristallizuetsya, но отново не източникът на лед час, а да вземе кубически syngony Ic лед.

Аморфен лед много висока плътност

Тежка аморфен лед лесно може да се удави в обикновена вода, но това не се случи: малко затопля, те се превръщат в кристална лед, което е по-малко от плътността на водата, както и че не се налага да се стопи, тя се появи.
Строго погледнато, думата "топене" на аморфен лед неприложима, тъй като този процес се извършва в температурен диапазон, което на английски се нарича «омекване» (омекотяване).

С лед аморфна топене свързан един от нерешените проблеми. В фазова диаграма на лед граница между аморфно състояние на лед ниска и висока плътност и се простира до течна фаза. От това следва, че по време на топенето на всеки един от леда трябва да се получи съответно по-малко и по-гъста вода, с разлика на определени части от тези два водите може да достигне 20%.
Температурата на топене това е в диапазона 130-200 К (в зависимост от налягането). Можем да предположим, че има точка, в която три течни фази съжителстват: две съответстват омекотена ALNP и HDA, а един - обикновена течност. Неговите координати в диаграмата фаза - 0.1 GPa и 200 К.
За съжаление, аморфен лед, за да донесе на превръщането на директна течност се провали; при загряване до около 150 K, те стават кристално лед. И това се топи при много по-висока температура.

Аморфен лед се използва в някои научни експерименти, особено д kriomikroskopii, която ви позволява да изследвате биологични молекули в една държава, която се намира близо до естественото си състояние на вода в течно състояние.