冰没有固定形状。冰是晶体,晶体的特征:1、自然凝结的、不受外界干扰而形成的晶体拥有整齐规则的几何外形,即晶体的自范性。2、晶体拥有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变。3、单晶体有各向异性的特点。4、晶体可以使X光发生有规律的衍射。宏观上能否产生X光衍射现象,是实验上判定某物质是不是晶体的主要方法。5、晶体相对应的晶面角相等,称为晶面角守恒。
冰,是由水分子有序排列形成的结晶,水分子间靠氢键连接在一起形成非常“开阔”(低密度)的刚性结构。水结晶可以直接形成立方冰。
最邻近水分子的O—O 核间距为0.276nm,O—O—O键角约为109°,十分接近理想四面体的键角109°28′。但仅是相邻而不直接结合的各水分子的O一O间距要大的多,最远的要达0.347nm。每个水分子都能结合另外4个水分子,形成四面体结构,所以水分子的配位数为4。
密度
在一个标准大气压下,纯水结冰的温度为0°C,此时水的密度为999.87kg/m3(纯水在4°C时密度最大,为1000kg/m3),冰的密度为917kg/m3。
熔点
在常压环境下,冰的熔点为0℃。0℃水冻结成冰时,体积会增大约1/11(水体积最小时为4℃)。
冰的熔点与压强存在着一种关系:在2200大气压以下,冰的熔点随压力的增大而降低,但非常不明显,大约每升高130个大气压降低1°C;超过2200大气压后,冰的熔点随压力增加而升高,但为非线性关系。
3530大气压下冰的熔点为-17℃,6380大气压下为 0℃,16500大气压下为 60℃,而20670大气压下冰在76℃时才熔化,称为名副其实的“热冰”。冰在0℃下密度为0.92g/cm3,而水的密度正常为1.00g/cm3,所以冰能浮于水上。除了水(H2O)以外,金刚石(C)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、镓(Ga)、锗(Ge)、二氧化硅(SiO2,水晶)、锑(Sb)、铋(Bi)等能形成类似四面体结构的晶体也具有固体密度比液体小的性质。
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