Mikha Meilinda
Christina
08031381419036
Tugas Kimia Fisika II
JELASKAN SECARA LENGKAP DISERTAI DENGAN STRUKTUR MOLEKUL
DIAGRAM FASE AIR
Jawab :
Ada delapan belas atau lebih fase kristal (di mana
atom oksigen dalam posisi tetap relatif satu sama lain, tetapi atom hidrogen
mungkin atau mungkin tidak tertata, dan tiga amorf (non-kristalin) fase (lihat
[2145, 2349] untuk baru-baru ini ulasan tentang penelitian es). Semua fase
kristal es melibatkan molekul air yang hidrogen terikat empat molekul air
tetangga (lihat kiri, dan [1300] untuk sebuah tinjauan terbaru). dalam
kebanyakan kasus dua atom hidrogen yang setara, dengan molekul air
mempertahankan simetri mereka, dan mereka semua mematuhi 'aturan es. Untuk
sebagian besar, urutan dari proton (dalam posisi tetap dengan entropi rendah)
terjadi pada suhu yang lebih rendah, sedangkan tekanan mengurangi jarak antara
tetangga kulit kedua (volume yang lebih rendah dan lebih besar van der efek
Waals). sudut HOH di fase es diharapkan menjadi sedikit kurang dari sudut
tetrahedral (109,47 °), pada sekitar 107 °. The Clausius Clapeyron persamaan n
untuk banyak perubahan fase es harus disesuaikan karena koefisien ekspansi
negatif air dan perubahan anomali entropi dengan volume yang [1147c].
es Ih mungkin metastabil sehubungan dengan struktur
klatrat kosong (misalnya es-enam belas,]) kepadatan rendah di bawah kondisi
tekanan negatif (yaitu, membentang) pada suhu yang sangat rendah [520]. Dua
bentuk yang berbeda dari es sebelas telah dijelaskan oleh kelompok penelitian
yang berbeda: (a) bentuk tekanan tinggi (juga dikenal sebagai es tiga belas)
melibatkan atom hidrogen sama-spasi antara atom oksigen [84] (seperti
es-sepuluh) di dekat struktur heksagonal menyimpang dikemas sedangkan (b)
tekanan rendah, suhu rendah, bentuk menggunakan penggabungan hidroksida cacat
doping (dan interstitial K + ion) untuk memesan ikatan hidrogen es Ih [207],
yang jika tidak terjadi terlalu lambat. Lain es sepuluh telah dijelaskan,
menjadi proton memerintahkan bentuk es-enam (VI); ini sekarang dikenal sebagai
es lima belas. Hanya heksagonal es satu (Ih), es-tiga (III), es-lima (V),
es-enam (VI), es-tujuh (VII) dan, mungkin, es-sepuluh (X) bisa dalam
kesetimbangan dengan air cair (es sepuluh dengan air superkritis), sedangkan
semua es yang lain, termasuk es dua (II, [273]), tidak stabil dalam
kehadirannya dalam segala kondisi suhu dan tekanan. The es suhu rendah, es-dua,
es delapan (VIII), es-sembilan (IX), es-sebelas (bentuk tekanan rendah),
es-tiga belas (XIII) [1002], es-empat belas (XIV) [ 1002] dan es lima belas
(XV) [1582] semua memiliki (es-sembilan dan es-empat belas tidak lengkap)
entropi rendah memerintahkan ikatan hidrogen sedangkan di es lainnya (kecuali
es sepuluh [80] dan es-eleven di mana atom hidrogen simetris ditempatkan dan
molekul H2O tidak memiliki eksistensi individu) hidrogen-ikatan tertata bahkan
ke 0 K, di mana dicapai; ini mencakup semua es yang berbagi batas fase dengan
air cair. Teratur ikatan hidrogen menyebabkan gangguan posisional dalam atom
oksigen dari beberapa pm di sekitar situs kristalografi mereka. Es-empat (IV)
dan es-dua belas (XII) [82] keduanya metastabil dalam ruang fase es lima. Kubik
es (Ic) adalah metastabil sehubungan dengan es heksagonal (Ih). Es-tujuh (VII)
mengalami X ray-diinduksi (~ 9.7 keV) disosiasi ke O2 - H2 alloyg pada tekanan
tinggi (> 2,5 GPa) tetapi beralih ke es tujuh dekat titik leleh pada 700 K
dan 15 GPa [1383 ]. Sebuah fase es baru telah dilaporkan untuk berbohong
tentang apa yang telah dianggap cairan (superkritis) sisi ofice-tujuh pada
tekanan tinggi, dengan poin tiga perkiraan sekitar 700 K, 20 GPa dengan cairan
(superkritis) air dan es-tujuh dan sekitar 1500 K, 40 GPa dengan cairan
(superkritis) dan es-sepuluh [1521]. Ini mungkin sebuah fase plastik di mana
hanya rotasi molekul diperbolehkan [2078].
Ice polymorph
|
Molecular environments
|
Small ring size(s)p
|
Helix
|
Approximate O-O-O angles, °
|
Ring penetration hole size
|
1
|
6
|
None
|
All 109.47±0.16
|
None
|
|
1
|
6
|
None
|
109.47
|
None
|
|
1
|
6
|
None
|
109.47
|
None
|
|
3+
|
5(9), 6(55)
|
None
|
mainly 108, 109 and 111
|
None
|
|
6+
|
5(9), 6(55)
|
None
|
broad range
|
None
|
|
6+
|
5(9), 6(55)
|
None
|
broad range
|
||
2 (1:1)
|
6(7), 8(9),10(15)
|
None
|
80,100,107,118,124,128;
86,87,114,116,128,130 |
None
|
|
2 (1:2)
|
5(1), 7(1), 8(1)
|
4—fold
|
(1) 91,95,112,112,125,125
(2) 98,98,102,106,114,135 |
None
|
|
2 (1:3)
|
6(7), 8(18),10(42)
|
None
|
(1) 92,92,92,124,124,124
(3) 88,90,113,119,123,128 |
some 6
|
|
4 (1:2:2:2)
|
4(2), 5(3), 6(2), 8(3),9(2),10(12),12(1)
|
None
|
(1) 82,82,102,131,131,131
(2) 88,91,109,114,118,128 (3) 85,91,101,103,130,135 (4) 84,93,95,123,125,126 |
8 (1 bond)
|
|
2 (1:4)
|
4(5), 8(9)
|
None
|
(1) 77,77,128,128,128,128
(2) 78,89,89,128,128,128 |
8 (2 bond)
|
|
1
|
6
|
None
|
109.47
|
every 6
|
|
1
|
6
|
None
|
109.47
|
every 6
|
|
2 (1:2)
|
5(1), 7(1), 8(1)
|
4—fold
|
(1) 91,95,112,112,125,125
(2) 98,98,102,106,114,135 |
None
|
|
1
|
6
|
None
|
109.47
|
every 6
|
|
1
|
6
|
None
|
109.47
|
None
|
|
undetermined
|
6/4
|
None
|
undetermined
|
every 6
|
|
2 (1:2)
|
7(2), 8(3)
|
5—fold
|
(1) 107,107,107,107,115,115
(2) 67,83,93,106,117,132 |
None
|
|
7 (all equal)
|
4(2), 5(3), 6(2), 8(3),9(2),10(12),12(1)
|
None
|
(1) 82,82,102,131,131,131
(2) 88,91,109,114,118,128 (3) 85,91,101,103,130,135 (4) 84,93,95,123,125,126 |
8 (1 bond)
|
|
2 (1:2)
|
7(2), 8(3)
|
5—fold
|
(1) 107,107,107,107,115,115
(2) 67,83,93,106,117,132 |
None
|
|
2 (1:4)
|
4(5), 8(9)
|
None
|
(1) 77,77,122,122,134,134
(2) 87,90,94,124,129,135 |
8 (2 bond)
|
|
4 (6:6:4:1)
|
5(9), 6(1)
|
None
|
106, 108 ,109, 120
|
None
|
|
2 (1:3)
|
4(12), 6(8), 8(6)
|
None
|
None
|
||
