水冰是什么 冰是什么态的水

水冰是什么 冰是什么态的水前段时间网上突然出现了很多关于“冰7”的文章，基本就是以这种风格出现的“科学家发现“7号冰”，数小时便可冰冻全球”，或者““7号冰”是什么？它可以快速将海洋冻结！威力大到可以毁灭地球”，以这些耸人听闻的标题出现，实

前段时间网上突然出现了很多关于“冰7”的文章，基本就是以这种风格出现的“科学家发现“7号冰”，数小时便可冰冻全球”，或者““7号冰”是什么？它可以快速将海洋冻结！威力大到可以毁灭地球”，以这些耸人听闻的标题出现，实在有些可怕，这冰七到底是什么，威力真那么大的吗？

水的19种形态

固、液、气三态是最常见的三种形态，很多物质我们在日常中仅能见到单一形态，各种金属大部分时候只能见到其固体形态，而柴油汽油则只能见到其液态，但水不一样，自然界的水就有冰、水和水蒸气三种形态。

当然各位肯定也知道，除了固液气三态外，还有等离子态，和玻色—爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态等等，当然我们今天不讨论这些极端状态，而是讨论水变成“冰”以后的各种状态，因为水在不同的条件下，它能结成不同的“冰”！

常见的冰就是冻结成固态的水，但从水变成冰的过程却非常复杂，因为有冰核和无冰核的结冰过程完全不同，比如静止的纯水可以可以在过冷40℃不结冰，而我们熟悉的0℃就结冰就是有冰核结冰。

不同尺寸纳米颗粒的冰成核温度

温度降低时，水分子的运动速率下降，分子间的距离也开始缩小，当其运动状态无法破坏氢键时，它就会把水分子连接起来形成有规则的空间结构，在一个晶格中，四个氢原子在正四面体的顶点上，一个氧原子位于四面体的中心，分子间隙会比水水略大，并且保持固定，此时就形成了冰！

因此从水到冰的过程是水的体积或逐渐缩小，然后变成冰时的规律分子结构（氢键的影响超过了分子间的范德华力，水分子固体填充时不致密）又会让其略微膨胀，这就是冰体积比水大的原因。

氢键

水只有在4℃时体积才是最小的，结冰时候体积会膨胀7%，水的这个特性也是地区上存在生命的基础，因为绝大部分的物质变成固体时密度都比液体时要大，假如冰也这样，那么结冰后的冰块都沉入水底，整个地球都会逐渐结成大冰块。

幸亏水冰会浮起来

冰的形态

水和冰的物理性质差异，是由氧原子和相邻氢原子之间所形成的氢键来控制的，虽然氢键属于弱键，但对水和冰的结构有重要影响。冰表面上看起来很简单，但其实它的结构可以非常复杂，比如六面冰晶中只有水分子中的氧原子形成了六边形，而它们的氢原子却在周围随机排列，而这种无序冰的特性之一是它们可以在压力下变形。

冰10压力逐渐升高的结构模型

这就是不同冰种类之间的差异，在多种态中氢原子也可以有自己的晶体形态，一般被称为氢有序冰。2021年2月18日，Thomas Loerting和他的同事在《自然-通讯》杂志上发表了一篇阐述冰的第十九种形态的论文，这是一种罕见的四面晶体，被称为冰19。

这是冰VI的模型，红色和蓝色的大球体代表氧原子，而小的球体则代表氢原子

冰19是从无序冰的H阶形态冰6（高压下即可形成冰6）变成有序态的冰15，然后再通过降温到-170℃、加压2000兆帕变成冰19。

传说中的末日武器冰七是怎么来的？

普通的冰就是冰1，在14个大气压下就会形成冰二，大约在1000兆帕时则会形成冰7，在地下160千米处就可能存在自然形态的冰7！

在100MPa~10GPa（1000-100000大气压）的区域，水是可以直接通过加压变为固体

比如2018年，美国内华达大学团队以X射线照射钻石时，发现其中一颗钻石含有冰7，而钻石就像微型压力室包裹着冰7。

冰七的晶体结构

冰七真的能瞬间冰冻地球吗？

冰七的形成条件是温度处于4.9℃，10000个大气压时，7号冰就开始慢慢形成，首先是聚集成100多个分子，然后变回开始以444米/秒的速度形成7号冰，其速度远超音速，因因此它将在数小时内让全球海洋结冰！

因此很多作者都以超音速冻结地球的恐怖标题，以贩卖焦虑的方式吸引读者，但事实上行假如让整个地球处在这个状态下，那么还真有可能出现这种极端状态，只是问题是在上万个大气压下，地球什么都毁灭了，我们还担心地球是不是要被超音速冻结？

所以这根本就是一个伪命题，而局部的高压出现冰七并不会出现蔓延，仅仅是满足条件部分变成冰七。

海王星

一个事实是在太阳系中可能就存在这样的条件，比如在太阳系内海王星内部某处有可能会存在这样的形态。

海王星内核与外部之间可能存在冰七

另外在格利泽436b（类海王星天体）和GJ 1214 b（距离太阳系40光年的海洋星，表面看不到陆地）的海洋底部也有可能存在冰七。

GJ 1214 b（中）与地球（左）和海王星（右）大小比较

因此冰七作为冰的一种形态，它只是在特殊条件下才能存在，无法毁灭世界，它存在的意义只是让人类了解到了冰这种看起来极其普通的物质仍然有我们难以理解之处，自然界的奇妙无以言表。