水（H2O）をトコトンまで圧縮するとどうなりますか

質問

核融合するレベルではなく、あくまで化学反応の範囲内で水を圧縮し続けるとどの様になりますか？

超高温流体など熱した物は聞いたことがあるのですが、冷やしたり圧縮したりはあまり聞きません。何か面白い性質など表れますか？

回答No.3

kagakusuki · ベストアンサー

温度によって相変化が起きる圧力は変わりますが、常温付近では、圧力を上げて行きますと、液体の水は-21.985℃～0.16℃の温度範囲では3501気圧～6200気圧の間の何処かの圧力で、氷Vと呼ばれる普通の氷とは結晶構造（固体の中における分子の並び方）や密度が異なる氷になります。
　普通の氷は氷Ihと呼ばれるもので、結晶構造が六方晶系で、密度が約0.92g/cm3であるのに対し、氷Vは結晶構造が 単斜晶系で、密度が約1.23g/cm3です。
　そして、更に圧力を上げて行きますと、約6200気圧で、氷Vはまた別の結晶構造を持つ氷VI（正方晶系、密度：約1.31g/cm3）になります。
　尚、温度が0.16℃以上では、途中で氷Vとはならずに、6324気圧～22160気圧の間の何処かの圧力で、液体の水から直接に氷VIとなります。
　更に圧力を上げて行きますと、温度が5℃以上の場合は、約21000気圧～22160気圧の辺りで、氷VIはまた別の結晶構造を持つ氷VII（立方晶系、密度：約1.50g/cm3）になります。
　温度が5℃以下の場合には、約210万気圧になるまでには、氷VIはまた別の結晶構造を持つ氷VIII（歪みのある立方晶系、密度：約1.50g/cm3）になります。
　尚、温度が82℃以上では、途中で氷VIとはならずに、22160気圧以上の何処かの圧力で、液体の水から直接に氷VIIとなります。
　そして、約14万気圧以上では、氷VIIは、その一部が別の結晶構造を持つ氷Xに置き換わる様になり、圧力が上昇するのに従って、氷VIIの中の氷Xの割合は増えて行き、約47万気圧～62万気圧の間の何処かの圧力で、完全に氷Xだけとなります。
　氷Xは高圧のために水分子中の水素と酸素の結合があいまいとなっていて、どの酸素原子とどの水素原子が結合しているのかはっきりしなくなっています。
　また、原子同士の距離も圧力によって変わって来ますので、氷Xの密度は圧力によって変化します。

【参考URL】
　防衛省・自衛隊 > 防衛省の組織 > わが国の防衛組織・定員 > 防衛大学校 （防衛大学校のサイトへ） > トップページ > 広報 > 防大タイムズ > 防大タイムズ バックナンバーへ > ２００５年度の防大タイムズ > ２００５年４月号 > 応用無機化学研究室/受験生のために 応用化学科 応用無機化学研究室 ～水に沈む“熱い”氷の話～
　　http://www.mod.go.jp/nda/obaradai/boudaitimes/btms200504/yosimura/yosimura200504.pdf

　氷 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/氷

　モル・タロウで作る分子模型 > 氷 > [3]
　　http://blogs.yahoo.co.jp/drtalou/folder/1746738.html?m=lc&p=3

　科学技術や生活との関わり
　　http://physics.edu.shimane-u.ac.jp/HP/kyouzai-kagakugijutu.html

　The ice phases of water
　　http://www.lsbu.ac.uk/water/ice.html

お礼

回答いただきありがとうございます。
全部は理解できませんでしたが色々研究されているのですね。とても面白く読ませて頂きました。
そこで一点気になることがあるのですが、高圧で氷を作り、その後、通常の状態に置いた時、ダイヤモンドやドライアイスの様に固体の状態を維持できるのでしょうか？

回答No.2

KURUMITO

次のＵＲＬを参考にされてはいかがでしょう。

http://eniguma.blog85.fc2.com/blog-entry-441.html

お礼

回答いただきありがとうございます。
参考になりました！
できればもっと圧力をかけた時どの様になるのか知りたいです。

回答No.1

noname#163972

お望みの回答かわかりませんし、化学反応とは違うかもですが。
かなり前のTV放送ですが、密閉した水に手動で高圧をかける装置を使い、
透明観察窓から内部の様子を写してました。

高圧をかける・放す動作に従って、常温のまま結晶(つまり氷)が
大きくなったり小さくなったりしてました。

後で調べたらDAC(ダイヤモンドアンビルセル)という名前だそうな。

http://www.google.co.jp/#hl=ja&safe=off&sclient=psy-ab&q=%E3%83%80%E3%82%A4%E3%83%A4%E3%83%A2%E3%83%B3%E3%83%89%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%93%E3%83%AB%E3%82%BB%E3%83%AB&oq=%E3%83%80%E3%82%A4%E3%83%A4%E3%83%A2%E3%83%B3%E3%83%89%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%93%E3%83%AB%E3%82%BB%E3%83%AB&gs_l=hp.3..0.381497.381817.10.384008.2.2.0.0.0.0.300.494.0j1j0j1.2.0...0.0...1c.EWEW5Ebr4tw&psj=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.&fp=76212ca705c57eca&biw=977&bih=623

ヒット先にもこの水の結晶の事が書かれてるページもあるので
珍しくもない実験なのかも知れないし、質問は「圧縮したら」であり
上の回答は「高圧をかけたら」の話なので的外れだっらすみません。

お礼

回答いただきありがとうございます。
圧縮も高圧も同じ意味で使っています。
こういった実験では、ダイヤモンドアンビルセルを使って高圧状態を作るようですね。