Prepararea gheață amorf

Cascade și ghețari din lume nu este România

Amorphous gheață - apă sub forma unui solid amorf, în care moleculele de apă sunt aranjate aleator, ca atomii din sticlă obișnuită. Cel mai adesea în natura gheață este într-o stare policristalin.

gheață amorfa este caracterizat prin aceea că îi lipsește ordinul de rază lungă a structurii cristaline.

ice amorfa, prin răcirea extrem de rapidă a apei lichide (o rată de aproximativ 1.000.000 K pe secundă), astfel încât moleculele nu au timp pentru a forma o rețea cristalină.

În mod similar, există mai multe forme cristaline de gheata (cunoscute acum cincisprezece modificări), există, de asemenea, diferite forme de gheață amorf disting în principal densitate.

Aproape orice material poate fi răcirea rapidă cristalin din transferul topiturii într-o stare amorfă metastabilă. Prin urmare, cheia pentru a obține viteze de răcire cu gheață amorfe sunt.
Apa lichidă trebuie răcită la temperatura de tranziție vitroasă (aproximativ 136 K sau -137 ° C) timp de câteva milisecunde pentru a evita nucleația spontane a cristalelor.

Presiunea este un alt factor important în obținerea de gheață amorf. În plus, modificarea presiunii, este posibil să se transforme un fel de gheață amorf la altul.

Pentru apă pot fi adăugate substanțe chimice speciale - cryoprotectants, care scad punctul de congelare și măresc viscozitatea, care previne formarea cristalelor. Vitrificare se realizează fără adăugarea de crioprotectori la răcire foarte rapidă.
Aceste metode sunt folosite în biologie pentru crioconservarea celulelor și țesuturilor.

Soiurile de gheață amorf

există gheață amorfa în trei forme majore: gheață amorfă de joasă densitate (ALNP sau LDA), care este format la presiunea atmosferică și mai jos, o gheață amorfă de înaltă densitate (sau HDA HDA) gheață amorfă și densitate foarte mare (sau ALOVP VHDA).

Densitatea scăzută gheață amorfă

In timpul precipitării vaporilor de apă pe o placă de cupru, răcit sub 163 K, a fost obținut mai întâi gheață amorfă cu o densitate de 0,93 g / cm, este o apă solid amorf sau apa sticloasă. Acum ALNP laboratoarele preparate prin aceeași metodă, la o temperatură mai mică de 120 K.
Evident, o astfel de gheață în spațiu are loc într-un mod similar la diferite suprafețe reci, cum ar fi particulele de praf. Aceasta sugerează că gheața este destul de comună pentru compoziția cometelor și este prezent pe planetele exterioare.

În cazul în care schimbarea temperaturii substratului și a vitezei de depunere, este posibil să se obțină diferite de gheață densitate. Astfel, la 77 K și o viteză a depunerii de 10 mg pe oră se obține o densitate de gheață 0,94 g / cm, iar la 10K și viteza de 4 mg pe oră - 1,1 g / cm, cu structura sa, deși lipsite de ordine cu rază lungă este mult mai dificilă decât gheața amorf precedent.
Este încă incert: gheața amorfă aceeași modificare (cu o densitate de 0,94 g / cm), se formează prin încălzire și HDA în precipitarea cu abur sau acestea diferă.

Densitate mare gheață amorfă

densitate mare de gheață amorfa poate fi obținut prin stoarcere Ih gheață la temperaturi sub

140 K. La o temperatură de 77 K, HDA este format din convențional gheață naturale Ih la presiuni de circa 1,6 GPa și ALNP la o presiune de aproximativ 0,5 GPa. La o temperatură de 77 K și o presiune de 1 densitate GPa HDA de 1,3 g / cm.
Dacă presiunea sbrost densitatea atmosferica HDA scade de la 1,3 g / cm³ până la 1,17 g / cc, dar la 77 K, acesta este stocat, atâta timp cât se dorește.

Dacă gheața de înaltă densitate încălzită sub presiune normală, ea nu devine o sursă de gheață Ih, dar în schimb va fi o altă modificare a gheții amorfe, de data aceasta cu o densitate scăzută, 0,94 g / cm.
Această gheață în timp ce în continuare încălzire la aproximativ 150 K zakristallizuetsya, dar din nou nu sursa de gheață Ih, o ia syngony cub Ic gheață.

gheață amorfa densitate foarte mare

gheață amorf grele ar putea îneca cu ușurință în apă obișnuită, dar acest lucru nu se întâmplă: un pic încălzit, se transformă în gheață cristalină, care este mai mică decât densitatea apei, și că, să nu fi nevoie să se topească, acesta sare.
Strict vorbind, cuvântul „topire“ gheață amorf inaplicabil, deoarece acest proces are loc într-un interval de temperatură care în limba engleză se numește «dedurizarea» (înmuiere).

Cu amorf topirea gheții asociate una dintre problemele nerezolvate. În diagrama de fază a gheții de delimitare între starea amorfă a scăzut cu gheață și densități ridicate și se extinde la faza lichidă. Din aceasta rezultă că în timpul topirii fiecărui gheață trebuie obținute, respectiv, mai puțin și mai dens de apă, cu o diferență de volume specifice ale acestor două ape pot ajunge la 20%.
Temperatura acestei topire este cuprinsă în intervalul 130 - 200 K (în funcție de presiunea). Putem presupune că există un punct în care trei faze lichide coexista: două corespund în dedurizată ALNP și HDA, și unul - un lichid obișnuit. Coordonatele sale în diagrama de fază - 0,1 GPa și 200 K.
Din păcate, gheața amorfă pentru a aduce conversia la fluidul direct nu funcționează; în timp ce încălzirea la circa 150 K, ele devin gheață cristaline. Și se topește la o temperatură mult mai mare.

gheață Amorfe este folosit în unele experimente științifice, în special kriomikroskopii e care vă permite să explorați moleculele biologice într-o stare care este aproape de starea lor naturală în apă lichidă.