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化学において、氷則は水氷中の原子の配列を支配する基本原理である。これらは1933年に初めて説明したイギリスの物理学者ジョン・デズモンド・バーナルとラルフ・H・ファウラーにちなんでバーナル・ファウラー則とも呼ばれる。 [1]
この規則によれば、各酸素は2つの水素原子と共有結合しており、各水分子内の酸素原子は他の水分子と2つの水素結合を形成し、そのため各酸素原子のペアの間には正確に1つの水素が存在することになる。[2]
言い換えれば、通常のI h氷では、すべての酸素は合計 4 つの水素と結合しており、これらの結合のうち 2 つは強く、残りの 2 つは非常に弱いです。すべての水素は 2 つの酸素と結合しており、1 つは強く、もう 1 つは弱く結合しています。結果として生じる構成は、幾何学的に周期的な格子です。この格子上の結合の分布は有向グラフ (矢印) で表され、整列している場合も無秩序な場合もあります。1935 年、ライナス ポーリングは氷の法則を使用して、氷 I hの残留エントロピー(ゼロ温度エントロピー)を計算しました。[3] この理由 (およびその他の理由) により、この法則は誤って「ポーリングの氷の法則」と呼ばれることがあります (イオン結晶の ポーリングの法則と混同しないでください)。
結果として得られた構造の素晴らしい図はHamannの図にあります。[4]
参照
参考文献
- ^ Bernal, JD; Fowler, RH (1933年1月1日). 「水とイオン溶液の理論、特に水素とヒドロキシルイオンについて」. The Journal of Chemical Physics . 1 (8): 515. Bibcode :1933JChPh...1..515B. doi :10.1063/1.1749327 . 2012年4月13日閲覧。
- ^ cf. Singer, S.; Kuo, JL; Hirsch, T.; Knight, C.; Ojamäe, L.; Klein, M. (2005). 「水素結合トポロジーと氷VII/VIIIおよび氷Ih/XI水素秩序相転移」(PDF) . Physical Review Letters . 94 (13). Bibcode :2005PhRvL..94m5701S. doi :10.1103/PhysRevLett.94.135701. hdl : 1811/48120 .
- ^ポーリング、ライナス（1935年12月1 日）。 「原子配列に多少のランダム性がある氷およびその他の結晶の構造とエントロピー」アメリカ化学会誌。57 （12）：2680–2684。doi ：10.1021/ja01315a102。
- ^ Hamann, DR (1997). 「密度汎関数理論におけるH_{2}O水素結合」. Physical Review B. 55 ( 16): R10157. Bibcode :1997PhRvB..5510157H. doi :10.1103/PhysRevB.55.R10157.図1
外部リンク
- 気象用語集におけるベルナル・ファウラー則[1]
- クリス・ウィルソンとブレット・マーモによる解説。[2]
- チャップリン、マーティン (2016 年 11 月 15 日)。「氷のルール」。水の構造と科学。ロンドン サウスバンク大学、応用科学学部。2017年3 月 26 日閲覧。