Группа льда (минералогия)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Лёд (группа льда)
Mineral Ice.JPG
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
Сингония Гексагональная
Показатель преломления nω 1.309, nε 1.311

Водяной лёд (от др.-греч. λίθοςкамень[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].

Кристаллическая структура и свойства[править | править код]

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[править | править код]

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[править | править код]

  • 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[править | править код]

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

Вода и лёд в минералогии[править | править код]

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.[источник не указан 414 дней]

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[править | править код]

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[править | править код]

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[править | править код]

Примечания[править | править код]

  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[править | править код]