Share to:

 

Es VII

Struktur kristal es VII. Atom merah adalah oksigen sedangkan atom merah muda adalah hidrogen. Gambar dihasilkan menggunakan CrystalMaker®.

Es VII adalah bentuk es kristal kubik. Ia dapat dibentuk dari air cair di atas tekanan 3 GPa (30.000 atmosfer) dengan menurunkan suhunya ke suhu kamar, atau dengan mendekompresi es VI dari air berat (D2O) di bawah suhu 95 K. (Berbagai jenis es, mulai dari es II hingga es XIX, telah dibuat di laboratorium pada suhu dan tekanan yang berbeda-beda. Es air biasa pada umumnya merupakan es Ih, berdasarkan tata nama Bridgman.) Es VII bersifat metastabil pada rentang suhu dan tekanan yang luas dan berubah menjadi es amorf berdensitas rendah (low-density amorphous ice, LDA) di atas suhu 120 K (−153 °C).[1] Es VII memiliki titik tripel dengan air cair dan es VI pada suhu 355 K dan tekanan 2,216 GPa, dengan garis lebur yang memanjang hingga setidaknya 715 K (442 °C) dan 10 GPa.[2] Es VII dapat dibentuk dalam waktu beberapa nanodetik dengan kompresi cepat melalui gelombang kejut.[3][4] Ia juga dapat dibuat dengan meningkatkan tekanan pada es VI pada suhu sekitar.[5] Pada sekitar 5 GPa, es VII bertransformasi menjadi es VIIt tetragonal.[6]

Seperti kebanyakan fase es lainnya (termasuk es Ih), posisi atom hidrogen tidaklah teratur.[7] Selain itu, atom oksigen tidak teratur di beberapa tempat.[8][9][10] Struktur es VII terdiri dari kerangka ikatan hidrogen dalam bentuk dua subkisi yang saling menembus (tetapi tidak terikat).[8] Ikatan hidrogen melewati pusat heksamer air dan dengan demikian tidak menghubungkan kedua kisi. Es VII memiliki massa jenis sekitar 1,65 g cm−3 (pada tekanan 2,5 GPa dan suhu 25 °C (77 °F; 298 K)),[11] yang kurang dari dua kali massa jenis es kubik karena jarak O–O dalam jaringan adalah 8 % lebih panjang (pada tekanan 0,1 MPa) untuk memungkinkan interpenetrasi. Sel satuan kubik memiliki panjang sisi 3,3501 Å (untuk D2O, pada tekanan 2,6 GPa dan suhu 22 °C (72 °F; 295 K)) dan mengandung dua molekul air.[9]

Es VII adalah satu-satunya fase es tidak teratur yang dapat diatur dengan pendinginan sederhana,[5][12] dan membentuk es VIII (yang teratur) di bawah suhu 273 K hingga tekanan ~8 GPa. Di atas tekanan ini, suhu transisi VII–VIII turun dengan cepat, mencapai 0 K pada tekanan ~60 GPa.[13] Dengan demikian, es VII memiliki bidang stabilitas terbesar dari semua fase molekul es. Subkisi oksigen kubik yang membentuk tulang punggung struktur es VII bertahan hingga tekanan setidaknya 128 GPa;[14] tekanan ini jauh lebih tinggi daripada ketika air kehilangan karakter molekulernya seluruhnya, membentuk es X. Pada es bertekanan tinggi, difusi protonik (pergerakan proton di sekitar kisi oksigen) mendominasi difusi molekuler, suatu efek yang telah diukur secara langsung.[15]

Kemunculan alami

Para ilmuwan berhipotesis bahwa es VII mungkin merupakan salah satu komposisi dari dasar samudra Europa serta planet luar surya (seperti Gliese 436 b, dan Gliese 1214 b) yang sebagian besar terbuat dari air.[16][17]

Pada tahun 2018, es VII teridentifikasi di antara inklusi yang ditemukan pada intan alami.[18] Karena demonstrasi bahwa es VII ada di alam, Asosiasi Mineralogi Internasional sepatutnya mengklasifikasikan es VII sebagai mineral yang berbeda.[19] Es VII diduga terbentuk ketika air yang terperangkap di dalam intan mempertahankan tekanan tinggi mantel dalam karena kekuatan dan kekakuan kisi intan, tetapi didinginkan hingga suhu permukaan, menghasilkan lingkungan bertekanan tinggi yang diperlukan tanpa suhu tinggi.[20]

Referensi

  1. ^ S. Klotz, J. M. Besson, G. Hamel, R. J. Nelmes, J. S. Loveday dan W. G. Marshall, Metastable ice VII at low temperature and ambient pressure, Nature 398 (1999) 681–684.
  2. ^ "IAPWS, Release on the pressure along the melting and the sublimation curves of ordinary water substance, 1993" (PDF). Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 6 Oktober 2008. Diakses tanggal 26 Maret 2023. 
  3. ^ Dolan, D; Gupta, Y (2004). "Nanosecond freezing of water under multiple shock wave compression: Optical transmission and imaging measurements". J. Chem. Phys. 121 (18): 9050–9057. Bibcode:2004JChPh.121.9050D. doi:10.1063/1.1805499. PMID 15527371. 
  4. ^ Myint, P; Benedict, L; Belof, J (2017). "Free energy models for ice VII and liquid water derived from pressure, entropy, and heat capacity relations". J. Chem. Phys. 147 (8): 084505. Bibcode:2017JChPh.147h4505M. doi:10.1063/1.4989582. OSTI 1377687. PMID 28863506. 
  5. ^ a b Johari, G. P.; Lavergne, A.; Whalley, E. (1974), "Dielectric properties of ice VII and VIII and the phase boundary between ice VI and VII", Journal of Chemical Physics, 61 (10): 4292, Bibcode:1974JChPh..61.4292J, doi:10.1063/1.1681733 
  6. ^ Grande, Zachary M.; et al. (2022). "Pressure-driven symmetry transitions in dense H2O ice". APS Physics. 105 (10): 104109. Bibcode:2022PhRvB.105j4109G. doi:10.1103/PhysRevB.105.104109. 
  7. ^ Petrenko, V. F.; Whitworth, R. W. (2002), The Physics of Ice, New York: Oxford University Press .
  8. ^ a b Kuhs, W. F.; Finney, J. L.; Vettier, C.; Bliss, D. V. (1984), "Structure and hydrogen ordering in ices VI, VII, and VIII by neutron powder diffraction", Journal of Chemical Physics, 81 (8): 3612–3623, Bibcode:1984JChPh..81.3612K, doi:10.1063/1.448109  .
  9. ^ a b Jorgensen, J. D.; Worlton, T. G. (1985), "Disordered structure of D2O ice VII from in situ neutron powder diffraction", Journal of Chemical Physics, 83 (1): 329–333, Bibcode:1985JChPh..83..329J, doi:10.1063/1.449867 .
  10. ^ Nelmes, R. J.; Loveday, J. S.; Marshall, W. G.; et al. (1998), "Multisite Disordered Structure of Ice VII to 20 GPa", Physical Review Letters, 81 (13): 2719–2722, Bibcode:1998PhRvL..81.2719N, doi:10.1103/PhysRevLett.81.2719 .
  11. ^ D. Eisenberg dan W. Kauzmann, The structure and properties of water (Oxford University Press, London, 1969); (b) The dodecahedral interstitial model is described in L. Pauling, The structure of water, In Hydrogen bonding, Ed. D. Hadzi and H. W. Thompson (Pergamon Press Ltd, London, 1959) hlm 1–6.
  12. ^ Note: ice Ih theoretically transforms into proton-ordered ice XI on geologic timescales, but in practice it is necessary to add small amounts of KOH catalyst.
  13. ^ Pruzan, Ph.; Chervin, J. C.; Canny, B. (1993), "Stability domain of the ice VIII proton-ordered phase at very high pressure and low temperature", Journal of Chemical Physics, 99 (12): 9842–9846, Bibcode:1993JChPh..99.9842P, doi:10.1063/1.465467  .
  14. ^ Hemley, R. J.; Jephcoat, A. P.; Mao, H. K.; et al. (1987), "Static compression of H2O-ice to 128 GPa (1.28 Mbar)", Nature, 330 (6150): 737–740, Bibcode:1987Natur.330..737H, doi:10.1038/330737a0  .
  15. ^ Katoh, E. (15 February 2002). "Protonic Diffusion in High-Pressure Ice VII". Science. 29=5558 (5558): 1264–1266. Bibcode:2002Sci...295.1264K. doi:10.1126/science.1067746. PMID 11847334. 
  16. ^ University of Liège (16 Mei 2007). Astronomers Detect Shadow Of Water World In Front Of Nearby Star. ScienceDaily. Diakses tanggal 26 Maret 2023, dari "Astronomers Detect Shadow of Water World in Front of Nearby Star". Diarsipkan dari versi asli tanggal 21 Agustus 2017. Diakses tanggal 26 Maret 2023. 
  17. ^ David A. Aguilar (16 Desember 2009). "Astronomers Find Super-Earth Using Amateur, Off-the-Shelf Technology". Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Diarsipkan dari versi asli tanggal 7 April 2012. Diakses tanggal 26 Maret 2023. 
  18. ^ O. Tschauner, S Huang, E. Greenberg, V.B. Prakapenka, C. Ma, G.R. Rossman, A.H. Shen, D. Zhang, M. Newville, A. Lanzirotti, K. Tait (2018) (2018). "Ice-VII inclusions in diamonds: Evidence for aqueous fluid in Earth's deep mantle". Science. 359 (6380): 1136–1139. Bibcode:2018Sci...359.1136T. doi:10.1126/science.aao3030. PMID 29590042. 
  19. ^ Sid Perkins (8 Maret 2018). "Pockets of water may lay deep below Earth's surface". Science. Diarsipkan dari versi asli tanggal 8 Maret 2018. Diakses tanggal 26 Maret 2023. 
  20. ^ Netburn, Deborah. "What scientists found trapped in a diamond: a type of ice not known on Earth". Los Angeles Times. Diarsipkan dari versi asli tanggal 12 Maret 2018. Diakses tanggal 26 Maret 2023. 

Pranala luar
Kembali kehalaman sebelumnya