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The Crystalline Structure of Ice

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

P. G. Owston
Affiliation:
University College, London
Kathleen Lonsdale
Affiliation:
University College, London
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Extract

Only one form of natural ice has been proved to exist at ordinary pressures. The positions of the oxygen atoms are known definitely from X-ray investigation. These form an open-work structure in which each oxygen is surrounded tetrahedrally by four others, the whole system having hexagonal symmetry. The positions of the hydrogen atoms between each pair of oxygens are not known with certainty, perhaps because they may be continually changing. Curious diffuse X-ray patterns, which are related to the temperature of ice, have yet to be explained in detail, but may throw light on the atomic movements. A cubic form of ice may exist at temperatures below −70° C. and under special conditions, and some less symmetrical high pressure forms have also been studied.

Bei gewöhnlichem Druck wurde bisher nur eine Form von natürlichem Eis nachgewiesen. Die Stellung der Sauerstoffatome ist durch Röntgenanalyse mit Sicherheit bestimmt. Diese bilden eine mit Lücken durchsetzte Struktur, in der jedes Sauerstoffatom tetraederförmig von vier anderen umgeben ist, und zwar so, dass die Struktur als Ganzes hexagonale Symmetrie besitzt. Die Stellungen der zwischen je einem Paar von benachbarten Sauerstoffatomem eingefügten Wasserstoffatome sind nigh mit Sicherheit bekannt, was darauf zurückzuführen sein mag, dass sie ihre Stellungen ständig wechseln. Merkwürdige diffuse Röntgenbeugungserscheinungen, die mit der Temperatur des Eises in Zusammenhang stehen, werden vielleicht zu einem Verständnis dieser Atombewegungen führen, sind aber bisher nicht in ihren Einzelheiten erklärt warden. Bei Temperaturen unter −70° und unter speziellen Bedingungen dürfte auch eine kubische Form des Eises beständig sein. Verschiedene Hochdruckformen niedrigerer Symmetrie wurden ebenfalls untersucht.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1948
Figure 0

Fig. 2 Hexagonal ice(a) Projection along [00.1](b) Projection along [11.0](c) Projection along [11.0]

Figure 1

Fig. 3 Cubic Ice (König)(a) Projection along [111](b) Projection along [110](c) Projection along [112]

Figure 2

Fig. 1 Laue photograph of ice, using unfiltered radiation front a copper target; incident beam 1 mm. diameter, exposure time one hour; temperature about −5° C. Crystal orientation: [00.1] axis vertical, incident beam nearly parallel to (11.0) plane. Cylindrical film. Showing sharp Laue spots and diffuse thermal tnbration pattern superimposed. Note the strong 00.2 thermal reflection a little way above the central spot, although the (00.2) plane is horizontal