ої середовищ, у вигляді двох шарів електричних зарядів різного знака, які викликають значну різницю потенціалів. Заряджений шар домішок переміщається разом з нижньою межею молодого льоду і випромінює електромагнітні хвилі. Завдяки цьому процес кристалізації можна спостерігати в деталях. Так, кристал, що росте в довжину у вигляді голки, випромінює інакше, ніж покривається бічними відростками, а випромінювання зростаючих зерен відрізняється від того, що виникає, коли кристали тріскаються. За формою, послідовності, частоті і амплітуді імпульсів випромінювання можна визначити, з якою швидкістю замерзає лід і яка при цьому виходить льодова структура.
Лід II, III і V-й модифікації тривалий час зберігаються за атмосферного тиску, якщо температура не перевищує -170 В° С. При нагріванні приблизно до -150 В° С лід перетворюються на кубічний лід Ic.
При конденсації пари води на більш холодної підкладці утворюється аморфний лід. Ця форма льоду може мимоволі переходити в гексагональний лід, причому тим швидше, чим вище температура.
Лід IV-й модифікації є метастабільною фазою криги. Він утворюється набагато легше і особливо стабільний, якщо тиску піддається важка вода.
Крива плавлення льоду V і VII досліджена до тиску 20 Гн/м 2 (200 тис. кгс/см 2 ). При цьому тиску лід VII плавиться при температурі 400 В° С.
Лід VIII є низькотемпературної впорядкованої формою льоду VII.
Лід IX - метастабільна фаза, що виникає при переохолодженні льоду III і по суті представляє собою його низькотемпературну форму.
Дві найбільш останні модифікації льоду - XIII і XIV - відкрили вчені з Оксфорда зовсім недавно, в 2006 році. Припущення про те, що повинні існувати кристали льоду з моноклінної і ромбічної гратами, було важко підтвердити: в'язкість води при температурі -160 В° С дуже висока, і зібратися разом молекулам чистої переохолодженій води в такій кількості, щоб утворився зародок кристала, важко. Цього вдалося досягти за допомогою каталізатора - соляної кислоти, яка підвищила рухливість молекул води при низьких температурах. У земній природі подібні модифікації льоду утворюватися не можуть, але вони можуть зустрічатися на замерзлих супутниках інших планет.
Розгадка структури льоду полягає в будові його молекули. Кристали всіх модифікацій льоду побудовані з молекул води H 2 O, з'єднаних водневими зв'язками в тривимірний каркас (мал. 7). Молекулу води можна спрощено уявити собі у вигляді тетраедра (піраміди з трикутним підставою). У її центрі знаходиться атом кисню, у двох вершинах - по атому водню, електрони яких задіяні в утворенні ковалентного зв'язку з киснем. Дві що залишилися вершини займають пари валентних електронів кисню, які не беруть участь в утворенні внутрішньомолекулярних зв'язків, тому їх називають неподіленими.
Кожна молекула бере участі в 4 таких зв'язках, спрямованих до вершин тетраедра. При взаємодії протона однієї молекули з парою неподіленого електронів кисню іншої молекули виникає воднева зв'язок, менш сильна, ніж зв'язок внутримолекулярная, але досить могутня, щоб утримувати поруч сусідні молекули води. Кожна молекула може одночасно утворювати чотири водневі зв'язки з іншими молекулами під будів го певними кутами, рівними 109 В° 28 ', спрямованих до вершин тетраедра, які не дозволяють при замерзанні створювати щільну структуру. При це в структурах льоду I, Ic, VII і VIII цей тетраедр правильний. У структурах льоду II, III, V та VI тетраєдри помітно спотворені. У структурах льоду VI, VII і VIII можна виділити 2 взаімоперекрещівающіеся системи водневих зв'язків. Цей невидимий каркас з водневих зв'язків своєму розпорядженні молекули у вигляді сітчастої сітки, за структурою нагадує стільники з порожніми каналами. Якщо лід нагріти, сітчаста структура зруйнується: молекули води починають провалюватися в порожнечі сітки, приводячи до більш щільній структурі рідини, - тому вода важче льоду.
Лід, який утворюється при атмосферному тиску і плавиться при 0 В° С, - саме звичне, але все ж до кінця не ясна речовина. Багато чого в його структуру і властивості виглядає незвично. У вузлах кристалічної решітки льоду атоми кисню збудовані впорядковано, утворюючи правильні шестикутники, а атоми водню займають самі різні положення уздовж зв'язків. Тому можливі 6 еквівалентних орієнтацій молекул води відносно їхніх сусідів. Частина з них виключається, оскільки знаходження одночасно 2 протонів на одній водневої зв'язку малоймовірно, але залишається достатня невизначеність в орієнтації молекул води. Така поведінка атомів нетипово, оскільки в твердій речовині всі підкоряються одному закону: або всі атоми розташовані впорядковано, і тоді це - кристал, або випадково, і тоді це - аморфна речовина. Така незвичайна структура може реалізуватися в більшості модифікацій льоду - I, III, V, VI і VII (і мабуть в Ic), а в структурі льоду II, VIII ...
