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Ghiaccio: nome delle varie forme cristalline (ne sono note 5) dell’acqua allo stato solido.
Il peso specifico è pari a 0,92, inferiore di circa l’8% rispetto a quello dell’acqua. Il ghiaccio è quindi composto da molecole di acqua cristallizzate.
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| Forma | Aghiformi | A piastrina | Dendritici | Forme prismatiche |
Prismi piramidali |
| Immagine |  |
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| Temperatura in °C |
sotto i -5 °C | Tra i -10 °C ed i -20 °C |
-15 °C | Tra i -45 °C ed i -50 °C |
Tra i -50 °C ed i -90 °C |
Esistono 6 diversi polimorfi del ghiaccio, denominati “ghiaccio I, II,
III, V, VI e VII” (il ghiaccio IV fu un errore!). Il polimorfo che tutti
conosciamo è il ghiaccio I, stabile fino a circa 2 Kbar di pressione;
la temperatura di fusione del ghiaccio I diminuisce con l’aumentare della
pressione (il che costituisce un fatto piuttosto insolito nell’ambito
della termodinamica dei solidi) e, a 2 Kbar, fonde a circa -20°C. A pressioni
più alte, fino a circa 5 Kbar, e a temperature comprese nell’intervallo
[-25°, -20°C] è stabile il ghiaccio III, mentre a temperature più basse
abbiamo il polimorfo II.
A pressioni superiori diventano stabili i polimorfi V (fino a circa 8
Kbar), VI (da 8 a 18 Kbar, ma la pressione massima a cui diventa instabile
dipende dalla temperatura) e VII (pressioni superiori a 18 Kbar, per temperature
intorno ai -100°C).
A una temperatura vicino a 50°C e a una pressione di circa 22Kbar, esiste
un punto triplo in cui si trovano all’equilibrio acqua, ghiaccio VI e
ghiaccio VII; a pressioni superiori esiste una curva di equilibrio acqua/ghiaccio
VII e, quest’ultimo, presenta una temperatura di fusione che aumenta con
la pressione.
Per temperature inferiori ai 50°C, l’equilibrio è tra ghiaccio VI e ghiaccio
VII.
Riguardo alla domanda, chiedersi quale sia il ghiaccio con maggior densità,
ha poco senso: la densita’ di un materiale dipende dalle condizioni di
temperatura e pressione; normalmente ci si riferisce alle condizioni ordinarie
(P=1bar, T=275K), ma qui, parlando di fasi che in condizioni ordinarie
non esistono, bisogna proprio far riferimento alla pressione e alla temperatura.
Ora, tanto per fare un esempio, comprimendo il ghiaccio VI e abbassando
la temperatura, noi possiamo evitare la transizione a ghiaccio VII: in
queste condizioni il polimorfo VI e’ piu’ denso del VII; d’altra parte
alzando un po’ la T (mantenendo fissa P) il ghiaccio VII puo’ diventare
piu’ stabile del VI e, in questa nuova condizione a T piu’ alta, e’ proprio
il VII a essere piu’ stabile del VI.
Comunque, in generale, fissata la T, sono i polimorfi a piu’ alta pressione
a essere i piu’ densi (come e’ ovvio che sia, visto che con una compressione
il volume del solido diminuisce).