晶体结构

Water-familiar、家用H20-has简单分子安排,但这简单和熟悉掩盖了一个事实,那就是水是一个相当奇特的物质。氢原子在一个水分子的氧原子持有很强的共价键。氢原子被组合在一起的一侧氧原子键角为104.5°。两个电子对坐在另一边的氧气。这种结构使水分子极性强,带有正电荷的氢原子和一个负电荷相反,与电子对。这个偶极特性创建强大的水分子之间的分子间债券,当氢原子吸引邻近分子的电子对。由此产生的分子间氢键作用甚至更强的水的小分子大小,它允许关闭包装。

水分子集团以四面体的形式,产生键角109.5°。强劲的电子对之间的排斥扭曲,产生较低的键角104.5°的液体或气相,让水分子“弯曲”的形状。在固相,冰晶形成对称的,单个水分子结合的六角板结构(图2.1)。

许多不同的水晶结构实验发现,但六角冰(Jh)是唯一的结构形成温度范围的材料属性的雪和iœb。

材料特性的雪和iœb。

图2.1。(一)六角对称和四面体结构的冰晶格。每个氧原子(白色球体)是通过共价键与其他四个氧原子与氢原子(黑球)。(b)的树突雪花,0.25毫米,由低温扫描电子显微镜成像。(图片由威廉·Wergin和埃里克•Erbe贝茨维尔农业研究中心,贝茨维尔,马里兰州)。

图2.1。(一)六角晶格对称性和四面体结构的冰。每个氧原子(白色球体)是通过共价键与其他四个氧原子与氢原子(黑球)。(b)的树突雪花,0.25毫米,由低温扫描电子显微镜成像。(图片由威廉·Wergin和埃里克•Erbe贝茨维尔农业研究中心,贝茨维尔,马里兰州)。

和压力与地球的气候有关。raybet雷竞技最新冰立方(Ic)在冰晶极端低温的上层大气,它可以形成在温度低于150 K。这个结构预计也将在较低温度下感觉太阳系的其他地方。更多的异国情调的,高收入冰的密度结构与实验产生的高压力,但这些都不是自然存在。

冰晶结果的六角对称的四面体债券H2o作为晶格水分子冻结成(图2.1)。在固相,每个氢原子仍然是通过氢键与相邻氧原子共享,但晶体晶格结构打开的四面体键角109.5°。这导致一个开放、六角平面结构。

雪花在大气中通常不发起通过自发成核(均匀)。过冷的水滴存在温度低至-40°C,随着低蒸汽密度和不断运动的空气很难冰晶成核(相比之下,例如,湖冰形成的水)。在低于冰点的温度,水在云由蒸汽的混合物、过冷的水滴和冰晶,称为混合云。成核的表面,如花粉、灰尘、或另一个冰晶,有助于种子水晶增长。礼物,这样云凝结核提供表面冷凝沉积和极大地促进云的发展。

一旦有核,冰晶生长在云通过气相沉积、以及与其他冰晶通过碰撞和凝固。由于曲率的影响,饱和蒸汽压在平板状冰表面低于球形表面液态水滴。这将创建一个良好的蒸汽压力梯度,让新生的冰晶比水滴对蒸汽扩散,和雪花增长为代价在云中过冷水滴。一旦雪花变得足够大,它飘到地上,一般经历修改途中通过碰撞或部分熔融。这些过程通常导致雪花,地上圆或支离破碎,而不是教科书树突,恒星图2.1 b的晶体。

继续阅读:雪和冰的密度

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