Eis Ic

Eis Ic (Schreibweise auch: Eis-Ic) ist eine metastabile kristalline Modifikation von Eis I, die 1942 von Hans König entdeckt und als „kubische Eismodifikation“ beschrieben wurde.[1] Die Überzeugung, dass es sich bei der Kristallstruktur von Eis Ic um ein kubisches Kristallsystem handelt, wurde bis heute überwiegend beibehalten. Die Sauerstoff-Atome in Eis Ic sind danach in der Diamantstruktur angeordnet. Eis Ic ist sehr ähnlich zum gewöhnlichen hexagonalen Eis Ih; es hat mit 0,93 g/cm³ eine nur geringfügig höhere Dichte.[2][3] Es entsteht beim schnellen Abkühlen auf eine Temperatur von 130 bis 220 Kelvin (−143 bis −53 °C) und kann auf bis zu 240 K (−33 °C) erwärmt werden,[4][5] bis es sich in das gewöhnliche Eis Ih umwandelt.

Phasendiagramm von Wasser

Im Labor lässt sich Eis Ic aus unterkühltem Wasser[6] sowie aus amorphem Eis[7] und aus den Hochdruck-Modifikationen von Eis (Eis II, Eis III und Eis V)[8] erzeugen. Es kann sich auch in der oberen Erdatmosphäre bilden[9] und es wird vermutet, dass es für das seltene 28°-Halo verantwortlich ist,[10][11] wobei es dafür aber auch einen anderen Erklärungsansatz gibt.[12]

Ob die Kristallstruktur der Eismodifikation „Ic“ aber tatsächlich kubisch ist, wird seit kurzem in Zweifel gezogen, denn die Unterschiede zum Eis Ih sind nur klein: Von manchen Autoren wird es nun als Eis I mit Stapelfehler (stacking-disordered ice, Eis Isd) beschrieben, als Übergangsstruktur zwischen der Struktur von Eis Ih und der „hypothetischen“ Form Ic,[13][14][15] während andere das Eis I mit Stapelfehler als Übergangsphase zwischen Ic und Ih ansehen.[16]

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Einzelnachweise

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  1. ↑ H. König: Eine kubische Eismodifikation. In: Z. Kristallogr. 105. Jahrgang, Nr. 1, 1943, S. 279–286, doi:10.1524/zkri.1943.105.1.279.
  2. ↑ Ice phases
  3. ↑ L.G. Dowell, A. P. Rinfre: Low-temperature forms of ice as studied by x-ray diffraction. In: Nature. 189. Jahrgang, Nr. 4757, 1960, S. 1144–1148, doi:10.1038/1881144a0, bibcode:1960Natur.188.1144D.
  4. ↑ B.J. Murray, A. K. Bertram: Formation and stability of cubic ice in water droplets. In: Phys. Chem. Chem. Phys. 8. Jahrgang, Nr. 1, 2006, S. 186–192, doi:10.1039/b513480c, PMID 16482260, bibcode:2006PCCP....8..186M (ubc.ca [PDF]).
  5. ↑ B.J. Murray: The Enhanced formation of cubic ice in aqueous organic acid droplets. In: Env. Res. Lett. 3. Jahrgang, Nr. 2, 2008, S. 025008, doi:10.1088/1748-9326/3/2/025008, bibcode:2008ERL.....3b5008M.
  6. ↑ E. Mayer, A. Hallbrucker: Cubic ice from liquid water. In: Nature. 325. Jahrgang, Nr. 12, 1987, S. 601–602, doi:10.1038/325601a0, bibcode:1987Natur.325..601M.
  7. ↑ L. G. Dowell, A. P. Rinfre: Low-temperature forms of ice as studied by x-ray diffraction. In: Nature. 189. Jahrgang, Nr. 4757, 1960, S. 1144–1148, doi:10.1038/1881144a0, bibcode:1960Natur.188.1144D.
  8. ↑ J. E. Bertie, L. D. Calvert, E. Whalley: Transformations of Ice II, Ice III, and Ice V at Atmospheric Pressure. In: J. Chem. Phys. 38. Jahrgang, Nr. 4, 1963, S. 840–846, doi:10.1063/1.1733772, bibcode:1963JChPh..38..840B.
  9. ↑ B.J. Murray: The formation of cubic ice under conditions relevant to Earth's atmosphere. In: Nature. 434. Jahrgang, Nr. 7030, 2005, S. 202–205, doi:10.1038/nature03403, PMID 15758996, bibcode:2005Natur.434..202M.
  10. ↑ Color and Light in Nature
  11. ↑ E. Whalley: Scheiner's Halo: Evidence for Ice Ic in the Atmosphere. In: Science. 211. Jahrgang, Nr. 4480, 1981, S. 389–390, doi:10.1126/science.211.4480.389, PMID 17748273, bibcode:1981Sci...211..389W.
  12. ↑ Scheiner's Halo: Cubic Ice or Polycrystalline Hexagonal Ice?
  13. ↑ doi:10.1175/BAMS-D-13-00128.1, TRIGONAL ICE CRYSTALS IN EARTH’S ATMOSPHERE, journals.ametsoc.org, September 2015.
  14. ↑ Stacking disordered ice; Ice Isd (Memento vom 22. Oktober 2020 im Internet Archive)
  15. ↑ doi:10.1039/C4CP02893G, Stacking disorder in ice I, pubs.rsc.org, 2015.
  16. ↑ Struktur und Umwandlungen von Eisphasen in Gegenwart der Gase Helium, Neon und Argon (pdf-Direktdownload)