氷Ic相
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氷Ic相（こおりいちシーそう、Ice Ic）は、氷の準安定状態の立方晶系結晶である。ハンス・ケーニヒがその構造を初めて確認し、記述した[1]。氷Ic相の酸素原子は、ダイヤモンド状に配列するが、氷Ih相とほぼ同じ密度と充填方向の同じ格子定数を持ち、非常によく似ている[2]。冷却すると-143℃から-53℃の間で形成され、その後加熱すると-33℃まで存在し[3][4]、氷Ih相に転移する。
過冷却の水から形成される他[5]、アモルファスや高圧の氷II、氷III、氷Vからも形成されることが報告されている[6]。上層大気中にも存在することがあり[7]、これは、太陽または月からの視野角28度近くで発生する珍しいリングである「28度ハロ」（Scheinerのハロ）の観測に関与していると考えられている[8]。
長らく完全な立方晶の氷Ic相の合成が難しかったことから、氷Ic相という氷多形は存在しないという主張もあった。このため、既存の方法で作られる「氷Ic相」は積層不整のある氷I相（"氷Isd相"）と呼ぶ[9][10][11]。2020年にKomatsuらは、C2水素ハイドレートから水素分子を抜き取ることによって積層不整のない氷Ic相を作ることに成功した[12]。 また、同じく2020年、del Rossoらも、氷XVII相を常圧で加熱することにより積層不整のない氷Ic相の作成に成功している[13]。Tonauerらは、氷XVIIの加熱により作られた「完全な氷Ic」に対する示差走査熱量測定によって、氷Icが氷Ihに転移する際のエントロピー差を-37.3 ± 2.3 J mol-1と見積もった[14]。ただし、Tonauerらは、氷XVIIから作られた氷Icは、220 K付近で氷Ihへと転移する一方、C2水素ハイドレートから作られた氷Icは、240 K付近まで氷Ic構造を保ち続けることから、これらの「氷Ic」の間には違いがある可能性もある、と指摘している[12][13][14]。
脚注
- ↑ Konig, H. (1943). “Eine kubische Eismodifikation”. Z. Kristallogr. 105 (1): 279-286. doi:10.1524/zkri.1943.105.1.279.
- ↑ Dowell, L. G.; Rinfre, A. P. (1960). “Low-temperature forms of ice as studied by x-ray diffraction”. Nature 189 (4757): 1144-1148. Bibcode: 1960Natur.188.1144D. doi:10.1038/1881144a0.
- ↑ Murray, B.J.; Bertram, A. K. (2006). “Formation and stability of cubic ice in water droplets”. Phys. Chem. Chem. Phys. 8 (1): 186-192. Bibcode: 2006PCCP....8..186M. doi:10.1039/b513480c. hdl:2429/33770. PMID 16482260. https://open.library.ubc.ca/media/download/pdf/52383/1.0041852/3.
- ↑ Murray, B.J. (2008). “The Enhanced formation of cubic ice in aqueous organic acid droplets”. Env. Res. Lett. 3 (2): 025008. Bibcode: 2008ERL.....3b5008M. doi:10.1088/1748-9326/3/2/025008.
- ↑ Mayer, E.; Hallbrucker, A. (1987). “Cubic ice from liquid water”. Nature 325 (12): 601-602. Bibcode: 1987Natur.325..601M. doi:10.1038/325601a0.
- ↑ Bertie, J. E.; Calvert, L. D., Whalley, E. (1963). “Transformations of Ice II, Ice III, and Ice V at Atmospheric Pressure”. J. Chem. Phys. 38 (4): 840-846. Bibcode: 1963JChPh..38..840B. doi:10.1063/1.1733772.
- ↑ Murray, B.J. (2005). “The formation of cubic ice under conditions relevant to Earth's atmosphere”. Nature 434 (7030): 202-205. Bibcode: 2005Natur.434..202M. doi:10.1038/nature03403. PMID 15758996. https://www.nature.com/articles/nature03403.
- ↑ Whalley, E. (1981). “Scheiner's Halo: Evidence for Ice Ic in the Atmosphere”. Science 211 (4480): 389-390. Bibcode: 1981Sci...211..389W. doi:10.1126/science.211.4480.389. PMID 17748273.
- ↑ Murray, Benjamin J.; Salzmann, Christoph G.; Heymsfield, Andrew J.; Dobbie, Steven; Neely, Ryan R.; Cox, Christopher J. (2015). “Trigonal Ice Crystals in Earth's Atmosphere”. Bulletin of the American Meteorological Society 96 (9): 1519-1531. Bibcode: 2015BAMS...96.1519M. doi:10.1175/BAMS-D-13-00128.1. http://eprints.whiterose.ac.uk/86859/8/MurrayTrigonalIceCrystals.pdf.
- ↑ “Stacking disordered ice; Ice Isd”. lsbu.ac.uk. 2019年12月3日閲覧。
- ↑ Malkin, Tamsin L.; Murray, Benjamin J.; Salzmann, Christoph G.; Molinero, Valeria; Pickering, Steven J.; Whale, Thomas F. (2015). “Stacking disorder in ice I”. Physical Chemistry Chemical Physics 17 (1): 60-76. doi:10.1039/C4CP02893G. PMID 25380218.
- 1 2 Komatsu et al. (2020). “Ice Ic without stacking disorder by evacuating hydrogen from hydrogen hydrate”. Nature Communications 11 (1): 2-4. https://doi.org/10.1038/s41467-020-14346-5.
- 1 2 del Rosso et al. (2020). “Cubic ice Ic without stacking defects obtained from ice XVII”. Nature Materials 19 (6): 663-668. https://doi.org/10.1038/s41563-020-0606-y.
- 1 2 Tonauer, Christina M.; Yamashita, Keishiro; Rosso, Leonardo del; Celli, Milva; Loerting, Thomas (1 June 2023). “Enthalpy Change from Pure Cubic Ice I c to Hexagonal Ice I h”. The Journal of Physical Chemistry Letters 14 (21): 5055–5060. doi:10.1021/acs.jpclett.3c00408. ISSN 1948-7185. PMC 10240532. PMID 37227149. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jpclett.3c00408.