얼음
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얼음은 물의 고체 상태로, 현재 알려진 바로는 14가지 종류가 존재하나 일반적으로는 지구 상에서 압도적으로 많은 얼음 Ih를 가리키는 경우가 많다. 이 종류의 얼음은 투명하거나 공기 등의 불순물이 섞여 약간 푸르스름한 흰 빛을 띠며, 물은 1 기압 하에서 0 ℃(273.15 K, 32 ℉)에 얼어서 이 종류의 얼음이 된다. 하지만 수증기로부터 액체 상태를 거치지 않고 바로 얼음이 될 수도 있다.
[편집] 얼음의 종류
일상에서 볼 수 있는 얼음과 눈은 모두 육방정계이며, 얼음 Ih라 불린다. 압력을 높이고 온도를 변화시키면 십여가지의 서로 다른 상을 형성할 수 있으며, 입방정계이며 Ih보다 약간 불안정한 얼음 Ic도 존재한다.
일반적으로 액체 상태인 화합물의 고체 상태를 얼음이라 부르는 경우도 있는데, 대표적으로 이산화탄소의 고체 상태인 드라이 아이스가 있다.
[편집] 얼음의 상
2006년 현재 얼음의 상은 14가지가 알려져 있으며, 크게 비결정형 얼음과 결정형 얼음으로 나눌 수 있다.
| 상 | 성질 |
|---|---|
| 비결정형 얼음 | 비결정형 고체로 결정 구조가 존재하지 않는다. 대기압 또는 그 이하에서 형성되는 저밀도 비결정형 얼음(LDA), 대기압 이상에서 발견되는 고밀도 비결정형 얼음(HDA)과 초고밀도 비결정형 얼음(VHDA)으로 나뉜다. |
| 얼음 Ih | 육방정계 결정으로, 일상적으로 볼 수 있는 거의 모든 얼음은 여기에 속하고 극히 일부만이 얼음 Ic이다. |
| 얼음 Ic | 준안정한 입방정계 결정이다. 130~150 K 사이의 온도에서 형성되며, 200 K까지는 안정하고 그 이상에서는 얼음 Ih가 된다. 대기권 상층에서 종종 발견된다. |
| 얼음 II | 잘 정렬된 삼방정계 결정이다. 얼음 Ih를 190~210 K에서 압축하면 형성되며, 열을 가하면 얼음 III가 된다. |
| 얼음 III | 정방정계 결정으로, 물을 300 MPa의 압력에서 250 K로 냉각시키면 형성된다. |
| 얼음 IV | 준안정한 삼방정계 결정이며 압력과 온도만을 조절해서는 얻을 수 없다. |
| 얼음 V | 단사정계 결정으로, 물을 500 MPa의 압력에서 253 K로 냉각시키면 형성된다. 다른 상에 비해서 가장 복잡한 구조를 가지고 있다. |
| 얼음 VI | 정방정계 결정으로, 물을 1.1 GPa의 압력에서 270 K로 냉각시키면 형성된다. |
| 얼음 VII | 입방정계 결정이며 수소 원자의 위치가 불규칙하다. |
| 얼음 VIII | 얼음 VII와 비슷하나 조금 더 규칙적이다. 얼음 VII를 5 ℃ 정도로 냉각시키면 형성된다. |
| 얼음 IX | 정방정계 결정으로 얼음 III을 208 K에서 165 K로 냉각시키면 형성된다. 140 K 이하의 온도와 200 ~ 400 MPa의 압력에서 안정하며, 밀도가 1.16 g/cm3으로 보통 얼음보다 높다. |
| 얼음 X | 40 ~ 45 GPa의 압력에서 형성된다. 얼음 VII가 70 GPa의 압력에서 얼음 X로 변화할 것이라는 예상이 있다. |
| 얼음 XI | 강유전성을 지닌다. |
| 얼음 XII | 정방정계 결정으로 얼음 V와 얼음 VI가 안정한 조건에서 준안정하다. |
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