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1 # 諸艾文
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2 # qzuser17267508
不請自來,樓上說得太專業了,其實水變為固體本質是分子間距離變小產生的現象,因為溫度可以使水分子間的距離變短,從而變為固體,同理,改變水周圍的氣壓,讓水分子的距離變短,水就可以在室溫下變成冰。
不請自來,樓上說得太專業了,其實水變為固體本質是分子間距離變小產生的現象,因為溫度可以使水分子間的距離變短,從而變為固體,同理,改變水周圍的氣壓,讓水分子的距離變短,水就可以在室溫下變成冰。
從相圖裡,我們可以看出,水在溫度高於三相點溫度的時候,是沒有固態的。水的三相點,溫度恰好是0.01攝氏度,正好略高於常壓下的凝固點0攝氏度。當然,這兩個數值這麼相近,基本上是個巧合。於是,我們就得出了方法1:在610Pa左右的蒸汽壓下,我們可以很輕易得得到0.01攝氏度的冰~
你可能會講,0.01攝氏度,你還真是高於0攝氏度啊!不給力啊摔!
那麼,我們來找一個更全的相圖:
看不懂?沒關係,我來大概說一下這個圖講了什麼。在壓力極高的情況下,水也會呈現固態,雖然這個固態已經和普通的冰差別巨大了,我們可以姑且稱之為廣義的“冰”。但是要製備這種冰,需要的壓力還是非常高的。如果你會讀相圖,看縱軸可以很輕易地看出來,讓水達到製備“高壓熱冰”的狀態,需要的壓強起碼有100MPa,1000個大氣壓的樣子。
你可能會講,這個壓力,你讓我上哪裡找啊?外太空嗎?
哈哈沒錯,我們確實可以再外太空找到這種冰...雖然只能看看光譜.....
好,那我們還有別的方法!水,H2O,一個水分子裡面有兩個氫原子,一個氧原子。那麼,如果我們把氫原子,換成比普通的氫原子更重一些的,氘原子,或者把一般的氧-16換成更重一些的氧-18,或者都換掉,水分子變得更重了,自然其熔點就會變得更高啊!我們現在已經可以測到,重水(D2O)的冰點為3.82攝氏度。
也由於重水比較重,所以在進入人體後,會在某些關鍵環節減慢生化反應的速度。攝入重水過量,還是有很大毒害性的。重水並不稀少,但是由於分散在普通的水中,所以提取重水是困難的。重水在核反應堆,和諸多化學、生物學研究中都有重要作用,工業界也在積極探索好的重水提取方法。現在,重水價格基本上為16元每毫升,每毫升,毫升......
你可能會講,老師你說得很好,但是我買不起啊!
好,接下來我就介紹一個相對來說比較簡易的,製備熱冰的方法!
如果你學過一點高中化學,你會知道,水是有極性的分子。有極性的分子,在電場中,就會趨於整齊排列,而整齊排列,就是“固體”的徵兆!事實上,在2006年,南韓國家大學的化學家們,在室溫、常壓下,用電場把水變成了冰。當然,由於需要一定強度的電場(大約100萬伏特每米),所以兩個電極之間的距離需要很小(在實驗中,一個針狀電極和一個盤狀電極之間的距離只有幾個水分子那麼大)。
總的來說還是很難的。但是不是不可能啊!