Sujet qui parait simple? Haha, petits joueurs...
L'été approchant à grands pas, quoi de mieux qu'un sujet bien rafraîchissant en cet après midi torride (du moins chez moi...) concernant "l'eau qu'est froide et dure"
Commençons sans plus tarder par une question, et deux définitions:
Quelle est la différence entre neige et glace?
La neige est un "météore", elle n'est pas un caillou de plusieurs tonnes nous tombant à la figure mais une précipitation ayant lieu naturellement et est composée de glace cristallisée agglomérée en flocons de neige.
La glace est quant à elle, de l'eau à l'état solide, qui je vous le rappelle, se forme dans les conditions normales de pression (càd à une pression de 101 325 Pa, correspondant à la pression atmosphérique normale) à 0°C ou 273.15 K.
Mais cette définition nous permet-elle de différencier la glace se trouvant dans notre congélateur de celle trouvée en Antarctique? Nous allons donc étudier de près les différents types de neige et de glace.
Tout d'abord, un petit cours sur la structure de la matière, et plus particulièrement la cristallographie ça tombe bien, je l'ai beaucoup étudié cette année dans le cadre de mes études, et oui, on s'en fout.
Bref, il faut savoir que la cristallographie est l'étude des cristaux formés à l'échelle atomique, selon l'arrangement qu'un cristal possède, ses propriétés physico-chimique sont susceptible de varier.
Un cristal possède une maille élémentaire, qui est un motif précis se retrouvant tout le temps dans le cristal, comme une sorte de "copié-collé" d'un motif, par exemple, si les atomes ou les molécules d'un cristal sont associés à une maille dite "cubique simple", (ceci:
), ça signifie alors que le cristal ne sera composé que de ces cubes emboîtés les uns avec les autres, bien sur si tout les cristaux étaient inscrit dans une cubique simple, où serait le fun?
Après cette petite explication qui ne mange pas de pain, attaquons le sujet en lui même:
Quels types de neige et quels types de glace?
Commençons par la glace, il existe beaucoup d'états différents pour celle-ci, contrairement à ce qu'on peut penser, et tout les états sont très différents, voici ses états les plus significatif, étant donné qu'on pourrait en avoir une infinité car chaque état dépend de la pression et de la température:
Un joli diagramme des états de l'eau, vous m'en direz des nouvelles!
Une glace amorphe est une glace sans structure cristalline. La glace amorphe existe sous trois formes : basse densité à pression atmosphérique ou inférieure, haute densité et très haute densité se formant à plus hautes pressions. Elles sont obtenues par refroidissement ultra rapide de l'eau liquide.
-Glace Ih:
Glace cristalline à réseau hexagonal. Pratiquement toute la glace de la biosphère est de la glace Ih, avec un petit peu de glace Ic et de glace XI.
-Glace Ic:
Forme métastable* cubique à faces centrées de la glace. Les atomes d'oxygène sont arrangés comme dans la structure du diamant. Elle se produit entre 130 et 220 K, et peut exister jusqu'à 240 K, où elle se transforme en glace Ih. Elle peut occasionnellement être présente en haute atmosphère. Densité 0,9
-Glace II:
Une forme orthorhombique* centrée très ordonnée. Produite à partir de glace Ih par compression à la température de 190–210 K. Se transforme en glace III par chauffage. Densité env. 1,2
-Glace III:
Une glace tétragonale produite en refroidissant de l'eau liquide à 250 K comprimée à 300 MPa. Densité env. 1,1
-Glace IV:
Une phase orthorhombique métastable. Peut être produite en chauffant de la glace amorphe haute densité lentement à la pression de 810 MPa. Ne se forme pas facilement sans germe.
-Glace V:
Phase monoclinique* à base centrée. Produite en refroidissant de l'eau à 253 K sous 500 MPa. Structure la plus complexe. Densité env. 1,2
-Glace VI:
Une glace tétragonale produite en refroidissant de l'eau liquide à 270 K sous 1,1 GPa. Présente la relaxation de Debye. Densité env. 1,3
-Glace VII:
Phase cubique simple. Position des atomes d'hydrogène désordonnée. Les liaisons hydrogène forment deux réseaux imbriqués. Relaxation de Debye. Densité env. 1,7
-Glace VIII:
Une version plus ordonnée de la glace VII, où les atomes d'hydrogène occupent des positions fixes. Produite en refroidissant de la glace VII en dessous de −5 °C.
-Glace IX:
Phase tétragonale. Produite graduellement à partir de glace III en la refroidissant de 208 K à 165 K, stable sous 140 K et pressions entre 200 MPa et 400 MPa. Densité 1,16 g/cm3.
-Glace X:
Glace à protons symétriquement ordonnés. Produite à environ 70 GPa.
-Glace XI:
Forme orthorhombique à basse température de la glace hexagonale. Elle est ferroélectrique. La glace XI est considérée comme la forme la plus stable de la glace Ih. La transformation naturelle est très lente. De la glace XI aurait été trouvée dans la glace de l'Antarctique âgée de 100 à 10 000 ans. Une étude assez controversée suggère que cette glace XI se formerait dès en dessous de −36 °C, bien au-dessus de sa température de fusion de -192°C.
-Glace XII:
Une phase tétragonale, métastable. Elle est observée dans l'espace de phase des glaces V et VI. Elle peut être produite en chauffant de la glace amorphe à haute densité de 77 K à 183 K sous 810 MPa. Densité env. 1,3 g/cm3 at 127 K.
-Glace XIII:
Phase monoclinique. produite en refroidissant l'eau à 130 K sous 500 MPa). Forme "proton-ordonnée" de la glace V.
-Glace XIV:
Phase orthorhombique. Produite sous 118 K à 1,2 GPa. Forme "proton-ordonnée" de la glace XII.
-Glace XV:
Forme "proton-ordonnée" de la glace VI produite en refroidissant l'eau entre 80 K et 108 K sous 1,1 GPa.
-Glace XVI:
Clathrate* obtenu artificiellement en 2014, dans le vide, en-deçà de 147 K. Densité 0,85.
Thermodynamiquement instable dans des conditions expérimentales, bien que l'on ait réussi à la préserver à des températures cryogéniques. Au dessus de 145–147 K sous des pressions positives, la glace XVI se transforme en glace Ic, puis en glace ordinaire Ih. Des études théoriques prévoient que la glace XVI soit thermodynamiquement stable sous des pressions négatives (c'est-à-dire sous tension).
BONUS: La glace au chocolat (dédicace à Cornetto)
Les types de neige maintenant, ça sera moins long, mais c'est toujours sympa de savoir qu'est ce qui se sache derrière ces petits flocons blancs.
-de 0 à -4 °C : minces plaques hexagonales.
-de -4 à -6 °C : aiguilles
-de -6 à -10 °C : colonnes creuses
-de -10 à -12 °C : cristaux à six pointes longues
-de -12 à -16 °C : dendrites* filiformes.
*: Une forme métastable est une forme qui ne peut être altérée cinétiquement, mais qui peut l'être du point de vue thermodynamique (ex: en chauffant, on peut détériorer de la glace)
*: Un orthorhombique est un prisme droit qui a pour base un losange.
*: Un système monoclinique est un système dont l'axe de symétrie est binaire. En forme de prisme oblique à quatre faces latérales parallélogrammatiques et deux bases rectangulaires.
*: Un clathrate est un composé d'inclusion (qui encage une molécule, un atome de part sa structure) formé de plusieurs molécules d'eau reliées entre elles par des liaisons hydrogène.
*: Une dendrite est une ramification d'un cristal.
J'ai eu du mal à aborder ce sujet, si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire!
Et comme disent si bien les Mentos: Stay fresh!
L'été approchant à grands pas, quoi de mieux qu'un sujet bien rafraîchissant en cet après midi torride (du moins chez moi...) concernant "l'eau qu'est froide et dure"
Commençons sans plus tarder par une question, et deux définitions:
Quelle est la différence entre neige et glace?
La neige est un "météore", elle n'est pas un caillou de plusieurs tonnes nous tombant à la figure mais une précipitation ayant lieu naturellement et est composée de glace cristallisée agglomérée en flocons de neige.
La glace est quant à elle, de l'eau à l'état solide, qui je vous le rappelle, se forme dans les conditions normales de pression (càd à une pression de 101 325 Pa, correspondant à la pression atmosphérique normale) à 0°C ou 273.15 K.
Mais cette définition nous permet-elle de différencier la glace se trouvant dans notre congélateur de celle trouvée en Antarctique? Nous allons donc étudier de près les différents types de neige et de glace.
Tout d'abord, un petit cours sur la structure de la matière, et plus particulièrement la cristallographie ça tombe bien, je l'ai beaucoup étudié cette année dans le cadre de mes études, et oui, on s'en fout.
Bref, il faut savoir que la cristallographie est l'étude des cristaux formés à l'échelle atomique, selon l'arrangement qu'un cristal possède, ses propriétés physico-chimique sont susceptible de varier.
Un cristal possède une maille élémentaire, qui est un motif précis se retrouvant tout le temps dans le cristal, comme une sorte de "copié-collé" d'un motif, par exemple, si les atomes ou les molécules d'un cristal sont associés à une maille dite "cubique simple", (ceci:
Après cette petite explication qui ne mange pas de pain, attaquons le sujet en lui même:
Quels types de neige et quels types de glace?
Commençons par la glace, il existe beaucoup d'états différents pour celle-ci, contrairement à ce qu'on peut penser, et tout les états sont très différents, voici ses états les plus significatif, étant donné qu'on pourrait en avoir une infinité car chaque état dépend de la pression et de la température:
Un joli diagramme des états de l'eau, vous m'en direz des nouvelles!
(Source: Wikipédia)
Attention, un état de la glace n'est pas représenté car il apparaît théoriquement à une pression nulle, voire négative.
Si vous désirez de plus amples informations, merci de me le préciser.
-Glace amorphe:Une glace amorphe est une glace sans structure cristalline. La glace amorphe existe sous trois formes : basse densité à pression atmosphérique ou inférieure, haute densité et très haute densité se formant à plus hautes pressions. Elles sont obtenues par refroidissement ultra rapide de l'eau liquide.
-Glace Ih:
Glace cristalline à réseau hexagonal. Pratiquement toute la glace de la biosphère est de la glace Ih, avec un petit peu de glace Ic et de glace XI.
-Glace Ic:
Forme métastable* cubique à faces centrées de la glace. Les atomes d'oxygène sont arrangés comme dans la structure du diamant. Elle se produit entre 130 et 220 K, et peut exister jusqu'à 240 K, où elle se transforme en glace Ih. Elle peut occasionnellement être présente en haute atmosphère. Densité 0,9
-Glace II:
Une forme orthorhombique* centrée très ordonnée. Produite à partir de glace Ih par compression à la température de 190–210 K. Se transforme en glace III par chauffage. Densité env. 1,2
-Glace III:
Une glace tétragonale produite en refroidissant de l'eau liquide à 250 K comprimée à 300 MPa. Densité env. 1,1
-Glace IV:
Une phase orthorhombique métastable. Peut être produite en chauffant de la glace amorphe haute densité lentement à la pression de 810 MPa. Ne se forme pas facilement sans germe.
-Glace V:
Phase monoclinique* à base centrée. Produite en refroidissant de l'eau à 253 K sous 500 MPa. Structure la plus complexe. Densité env. 1,2
-Glace VI:
Une glace tétragonale produite en refroidissant de l'eau liquide à 270 K sous 1,1 GPa. Présente la relaxation de Debye. Densité env. 1,3
-Glace VII:
Phase cubique simple. Position des atomes d'hydrogène désordonnée. Les liaisons hydrogène forment deux réseaux imbriqués. Relaxation de Debye. Densité env. 1,7
-Glace VIII:
Une version plus ordonnée de la glace VII, où les atomes d'hydrogène occupent des positions fixes. Produite en refroidissant de la glace VII en dessous de −5 °C.
-Glace IX:
Phase tétragonale. Produite graduellement à partir de glace III en la refroidissant de 208 K à 165 K, stable sous 140 K et pressions entre 200 MPa et 400 MPa. Densité 1,16 g/cm3.
-Glace X:
Glace à protons symétriquement ordonnés. Produite à environ 70 GPa.
-Glace XI:
Forme orthorhombique à basse température de la glace hexagonale. Elle est ferroélectrique. La glace XI est considérée comme la forme la plus stable de la glace Ih. La transformation naturelle est très lente. De la glace XI aurait été trouvée dans la glace de l'Antarctique âgée de 100 à 10 000 ans. Une étude assez controversée suggère que cette glace XI se formerait dès en dessous de −36 °C, bien au-dessus de sa température de fusion de -192°C.
-Glace XII:
Une phase tétragonale, métastable. Elle est observée dans l'espace de phase des glaces V et VI. Elle peut être produite en chauffant de la glace amorphe à haute densité de 77 K à 183 K sous 810 MPa. Densité env. 1,3 g/cm3 at 127 K.
-Glace XIII:
Phase monoclinique. produite en refroidissant l'eau à 130 K sous 500 MPa). Forme "proton-ordonnée" de la glace V.
-Glace XIV:
Phase orthorhombique. Produite sous 118 K à 1,2 GPa. Forme "proton-ordonnée" de la glace XII.
-Glace XV:
Forme "proton-ordonnée" de la glace VI produite en refroidissant l'eau entre 80 K et 108 K sous 1,1 GPa.
-Glace XVI:
Clathrate* obtenu artificiellement en 2014, dans le vide, en-deçà de 147 K. Densité 0,85.
Thermodynamiquement instable dans des conditions expérimentales, bien que l'on ait réussi à la préserver à des températures cryogéniques. Au dessus de 145–147 K sous des pressions positives, la glace XVI se transforme en glace Ic, puis en glace ordinaire Ih. Des études théoriques prévoient que la glace XVI soit thermodynamiquement stable sous des pressions négatives (c'est-à-dire sous tension).
BONUS: La glace au chocolat (dédicace à Cornetto)
Les types de neige maintenant, ça sera moins long, mais c'est toujours sympa de savoir qu'est ce qui se sache derrière ces petits flocons blancs.
-de 0 à -4 °C : minces plaques hexagonales.
-de -4 à -6 °C : aiguilles
-de -6 à -10 °C : colonnes creuses
-de -10 à -12 °C : cristaux à six pointes longues
-de -12 à -16 °C : dendrites* filiformes.
*: Une forme métastable est une forme qui ne peut être altérée cinétiquement, mais qui peut l'être du point de vue thermodynamique (ex: en chauffant, on peut détériorer de la glace)
*: Un orthorhombique est un prisme droit qui a pour base un losange.
*: Un système monoclinique est un système dont l'axe de symétrie est binaire. En forme de prisme oblique à quatre faces latérales parallélogrammatiques et deux bases rectangulaires.
*: Un clathrate est un composé d'inclusion (qui encage une molécule, un atome de part sa structure) formé de plusieurs molécules d'eau reliées entre elles par des liaisons hydrogène.
*: Une dendrite est une ramification d'un cristal.
J'ai eu du mal à aborder ce sujet, si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire!
Et comme disent si bien les Mentos: Stay fresh!
