얼음

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윌슨 벤틀리의 눈송이 사진.

얼음은 물의 고체 상태로, 현재 알려진 바로는 14가지 종류가 존재하나 일반적으로는 지구 상에서 압도적으로 많은 얼음 I_h를 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

얼어붙은 폭포

일상에서 볼 수 있는 얼음과 눈은 모두 육방정계이며, 얼음 I_h라 불린다. 압력을 높이고 온도를 변화시키면 십여가지의 서로 다른 상을 형성할 수 있으며, 입방정계이며 I_h보다 약간 불안정한 얼음 I_c도 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 I_h	육방정계 결정으로, 일상적으로 볼 수 있는 거의 모든 얼음은 여기에 속하고 극히 일부만이 얼음 I_c이다.
얼음 I_c	준안정한 입방정계 결정이다. 130~150 K 사이의 온도에서 형성되며, 200 K까지는 안정하고 그 이상에서는 얼음 I_h가 된다. 대기권 상층에서 종종 발견된다.
얼음 II	잘 정렬된 삼방정계 결정이다. 얼음 I_h를 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.