氷II

氷IIの性質は、1900年にグスタフ・ハインリッヒ・タンマン（英語版）が高圧低温での氷の実験を行っている際に初めて記述、記録した。氷IIIを生成した後、タンマンは、200MPaの圧力の下、-70℃から-80℃の温度で氷を圧縮しようとした。タンマンは、この状態では、氷IIは、氷IIIで観測したよりも密度が高くなっていると記録した。彼はまた、液体空気の温度が保たれる限り、どちらの種類の氷も大気圧下で安定に存在し続けることができ、ゆっくりと氷Ih相に戻っていくことも発見した^[2]。

パーシー・ブリッジマンが1912年に行った実験で、氷IIと氷IIIの体積の差は、0.0001 m³/kgの範囲内であることが示された。この差はあまりに小さかったためタンマンは発見できず、そのためタンマンはこの2相の間の気液平衡曲線を決定できなかった。この曲線は、氷IIIから氷IIへの構造の変化は、その媒体が以前に氷IIの構造である場合により起こりやすいことを示していた。しかし、氷IIの状態になったことのない氷IIIのサンプルは、氷IIに変化せずに-70℃まで過冷却されたものである。しかし逆に、氷IIを過熱しても同じ形を維持することはできなかった。ブリッジマンは、氷IIと氷IVの平衡曲線が同じ安定性と小さな体積の変化を持ち、氷IIIのものとよく似ていることに気付いた。氷IIと氷Vの平衡曲線は、これとはかなり異なり、体積の差はほぼ常に0.0000545 m³/kgである^[2]。

1964年、KambらによるX線回折により結晶構造が報告されており^[3]、さらに、彼らは1971年に単結晶中性子回折実験からより詳細で高信頼度の構造モデルを報告している^[4]。それによると空間群はR-3で、110 K, 常圧における格子定数はa = 7.78(1) Å, α = 113.1(2)°である。氷II中の水素分子は完全に配向秩序化しており、すべての水素サイト占有率は1である。氷IIは、2025年時点で既知の水素秩序相の中で唯一、同一の酸素骨格をもつ水素無秩序相が発見されていない多形である。