冰
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冰,固体产生的物质冻结的水蒸气或者液态水。温度在0℃以下°C(32°F),水蒸气发展成霜在地面上雪花(每一个都由一个冰晶组成)。在相同的温度下,液态水会变成固体,例如河冰,海冰,冰雹以及商业或家用冰箱中生产的冰。
冰发生在地球在美国大陆和地表水的各种形式.最引人注目的是大陆冰川(冰原),覆盖了南极洲的大部分地区格陵兰岛.质量较小的常年被称为冰盖的冰占据了北极的部分地区加拿大以及其他高纬度地区和山区冰川出现在更有限的区域,如山谷和下面的平原。陆地上出现的其他冰包括不同类型的冰地面冰与永久冻土有关,即永久冻结土壤常见于极寒地区。在极地的海水中,当大量的冰从冰川或冰架上脱落并漂走时,就形成了冰山。这些地区的海水结冰导致了大片海冰的形成浮冰.在冬天的几个月里,世界上许多地方的湖泊和河流上都会形成类似的冰体。本文一般地讨论了冰的结构和性质。湖泊和河流中的冰、冰川、冰山、浮冰和永久冻土在各自标题下的文章中分别处理。要详细了解地球过去广泛存在的冰川,看到的文章地质年代学而且气候.另请参阅冰川地貌冰川作用的影响。
结构
的水分子
冰是水的固态,通常是液态物质,在0°C(32°F)或更低的温度下冻结成固态,并膨胀成液态气态温度为100°C(212°F)或更高。水是一种不同寻常的物质,它几乎所有的物理和化学性质都是不同寻常的,而且在我们所熟悉的单一化学物质中,水是最复杂的化合物.由…的两个原子组成的氢(H)和一个原子氧气(O),水分子有化学公式H2O.这三个原子是共价键(也就是说,它们的原子核通过相互吸引而连接在一起),形成了一种特定的结构,氧原子位于两个氢原子之间。然而,这三个原子并不在一条直线上。相反,氢原子相互弯曲,形成约105°的夹角。
水分子的三维结构可以被描绘成一个具有氧核中心和四条高电子概率腿的四面体。两条腿氢存在的原子核被称为成键轨道.与成键轨道相对并指向四面体的对角的是负极的两条腿电荷.被称为孤对轨道是水的特殊行为的关键,因为它们会吸引氢原子核相邻水分子形成所谓的氢键。这些键不是特别强,但是,因为它们使水分子定向成特定的结构,它们显著地影响水在固态、液态和气态时的性质。
在液态时,大多数水分子以a聚合物结构——即由弱氢键连接的分子链。在热搅动的影响下,这些键不断断裂和重组。在气态时,是否蒸汽或水蒸气,水分子在很大程度上是相互独立的,除了碰撞之外,它们之间的相互作用很小。因此,气态水主要是单体水。,consisting of single molecules—although there occasionally occur dimers (a union of two molecules) and even some trimers (a combination of three molecules). In the solid state, at the other extreme, water molecules interact with one another strongly enough to form an ordered crystalline structure, with each oxygen atom collecting the four nearest of its neighbours and arranging them about itself in a rigid lattice. This structure results in a more open assembly, and hence a lower密度,而不是液体中分子的紧密组合阶段.因此,水是为数不多的低碳物质之一密集的在固体状态下比在液体状态下,从每立方米1000公斤下降到917公斤。这就是为什么冰会漂浮而不是下沉的原因,因此,在冬天,它会在湖泊和河流的表面形成一片,而不是沉入水面以下并从底部堆积起来。
因为水是被加热的冰点0到4°C(32到39°F)时,它会收缩并变得更致密。最初密度的增加是因为在0°C时,一部分水由类似冰晶的开放结构分子排列组成。随着温度的升高,这些结构分解,体积减小到更紧密堆积的液态聚合物结构的体积。随着温度进一步升高超过4°C,水的体积开始膨胀,同时分子间的含量通常也会增加振动引起的热能.