Металлический лед


ЛедКогда вода замерзает, или, как говорят физики, из жидкого состояния переходит в твердое, у нее существенно меняется структура: молекулы воды уже не движутся беспорядочной толпой, они выстраиваются, как солдаты на параде, стройными рядами — образуется кристаллическая решетка.

Кристаллы обычного льда внешне похожи на кристаллы горного хрусталя. Если же вода замерзает при давлениях выше атмосферного, то кристаллы льда имеют уже другую структуру.

В настоящее время известно девять кристаллических модификаций воды, образующихся при высоких давлениях. Теоретически предсказывалось, что при сверхвысоких давлениях лед может перейти в металлическое состояние из диэлектрика стать проводником. Понятие о металлическом состоянии льда привлекалось учеными для объяснения строения некоторых планет Солнечной системы, в частности планеты Нептун.

Большую роль в образовании различных структур льда и воды играет водородная связь. Молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, они прочно связаны между собой химической, ковалентной связью. Водородной же связью объединены атомы водорода и кислорода, принадлежащие соседним молекулам.

Эта связь энергетически слабее, чем ковалентная. Но для воды она имеет особо важное значение: необычайные свойства воды объясняются сильным межмолекулярным притяжением, обусловленным именно водородной связью. Структура кристаллической решетки, электрические свойства льда тоже определяются водородными связями.

В опытах по сверхсжатию льда было доказано, что он может перейти в проводящее состояние. При температуре минус 80 градусов Цельсия, при статическом давлении в миллион раз больше атмосферного лед, помещенный между двумя алмазными наковальнями, приобретает металлические свойства — его электрическое сопротивление уменьшается в миллион раз.

Это уникальный эксперимент! Он поможет ученым разгадать тайну необычных свойств воды, которые проявляются не только на Земле, но и в космическом пространстве.