冰的形成过程是什么

文/冯庆

冰是水的固体形态,水在低温下凝结为冰(一般在零度以下形成冰,如果水里杂质多的话零度也能结冰),或在相当高的高压的情况下也可形成温度很高的热冰。当水在低于0度以下的环境下就会形成冰。

冰是由水分子有序排列形成的结晶,水分子间靠氢键连接在一起形成非常“开阔”(低密度)的刚性结构。最邻近水分子的O—O 核间距为0.276nm,O—O—O键角约为109度,十分接近理想四面体的键角109度28分。但仅是相邻而不直接结合的各水分子的O一O 间距要大的多,最远的要达0.347nm。每个水分子都能结合另外4个水分子,形成四面体结构,所以水分子的配位数为4。

水在4度以上是符合热胀冷缩的。水在低于4度时热缩冷胀,导致密度下降,而大于4度时,则恢复热胀冷缩。这是水最重要也是有价值的特性之一。

这是保障生物存在的很重要的一点,当水结冰的时候,冰的密度小,能浮在水面,可以保障水下生物的生存。当天暖的时候,冰在上面,也是最先解冻。但如果冰的密度比水大,冰会不断沉到水下,天暖的时候也不会解冻,来年上面的水继续冰冻,直到所有的水都成了冰,那所有的水生生物都不会存在了。

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