冰這種物質(zhì)在生活中很常見，它只不過是水另外一種表現(xiàn)形式罷了。我們知道水的相位會(huì)隨著壓力和溫度的變化而發(fā)生變化。
在地球表面我們經(jīng)常討論水相位的變化，只會(huì)考慮溫度的變化，這是為地球表面的壓力十分穩(wěn)定，在海拔相差不大的情況下，我們就認(rèn)為水處在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為100kPa）。
這樣壓力下的水在0攝氏度的時(shí)候，是冰水混合物，低于零度就會(huì)完全結(jié)冰，而高于零度會(huì)表現(xiàn)為液態(tài)，高于100攝氏度，水將會(huì)沸騰到完全氣化的狀態(tài)。
以上的知識(shí)，我們在中學(xué)時(shí)已經(jīng)就完全掌握了。但我們很少聽過7號(hào)冰為何物？乍一看，像是什么神秘的“天外來物”。
甚至有傳言說，7號(hào)冰可以以非常高的速度讓保持在液態(tài)的水迅速凍結(jié)，甚至是一塊7號(hào)冰這樣的物質(zhì)，可以讓整個(gè)地球的海水凍結(jié)，導(dǎo)致地球被冰封？
以上的描述如果不是什么可怕的“天外來物”，恐怕在地球上的任何物質(zhì)都無法實(shí)現(xiàn)這樣的效果，我們要知道地球表面被70.8%的海水覆蓋，總水量約為136億億噸，全球海洋平均溫度約為3.5℃。
看似溫度不高，但是海水總量十分客觀，這就意味著海洋中僅僅是海水的內(nèi)能就可以讓人類取之不竭用之不盡，如果我們能把海水的內(nèi)能充分利用起來，未來我們將不會(huì)再為能源枯竭而發(fā)愁。
總的來說，看似寒冷、深邃的海洋中，蘊(yùn)含著巨大的內(nèi)能，那么一塊7號(hào)冰真有那么神奇？可以像傳言中的那樣吸走如此巨大的能量嗎？
什么是7號(hào)冰？它真有如此魔力？
7號(hào)冰說白了它就是地球上的物質(zhì)，不是什么“天外來物”，并且它就是我們常見的水的一種固態(tài)形式，只不過結(jié)晶度和結(jié)晶形式不同而已。不過7號(hào)冰的形成跟壓強(qiáng)有著非常大的關(guān)系。
那么為什么壓強(qiáng)也會(huì)對(duì)水的相位產(chǎn)生影響呢？也就是說，為何足夠的壓強(qiáng)下會(huì)導(dǎo)致水變?yōu)楣虘B(tài)，壓強(qiáng)越高，為什么會(huì)導(dǎo)致水在相同的溫度下難以被汽化？
我們知道水是有水分子組成的流體，它能任意的改變自己形狀，就有很好的流動(dòng)性，這是因?yàn)橐簯B(tài)水中的水分子具有很好的自由度，可以在水中來回不斷隨機(jī)運(yùn)動(dòng)和震動(dòng)。而固態(tài)物質(zhì)，由于其分子/原子都牢牢地鍵合在了一起，并不會(huì)隨意的發(fā)生位移，只能在原地震動(dòng)。
而水分子的這種隨機(jī)運(yùn)動(dòng)和震動(dòng)就表現(xiàn)為了水的內(nèi)能，也就是說，溫度越高的水，其分子所具有的平均動(dòng)能就越高，而那些動(dòng)能最高的水分子有時(shí)就會(huì)撞擊水面，發(fā)生逃逸。這就是為何常溫下水蒸發(fā)的原因。
當(dāng)我們不斷加熱水的時(shí)候，水分子所具有的平均動(dòng)能就會(huì)越高，當(dāng)所有的水分子都達(dá)到了可以逃逸的速度時(shí)，水分子就會(huì)大量的從水中逃逸，這是水就會(huì)沸騰，迅速的氣化。
當(dāng)我們?yōu)樗媸┘幼銐虻膲毫r(shí)，就會(huì)增加水分子逃逸的難度，此時(shí)的水分子就需要更高的動(dòng)能才能逃逸，這就是為什么壓力升高的時(shí)候，水的沸點(diǎn)會(huì)跟著升高的原因。
如果繼續(xù)施加足夠的壓力，巨大的壓強(qiáng)會(huì)將水分子劇烈的壓縮，導(dǎo)致水分子在水中活動(dòng)的自由度降低，這時(shí)水分子會(huì)和水分子發(fā)生鍵合，停止隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，只會(huì)在原地震動(dòng)，這樣會(huì)就轉(zhuǎn)為了固態(tài)。
當(dāng)然壓強(qiáng)不變的情況下，我們一直給水降溫，也會(huì)降低水分子的動(dòng)能，導(dǎo)致水分子在水中運(yùn)動(dòng)的自由度降低，水也會(huì)表現(xiàn)為固態(tài)。
你看，上圖就為水的相位圖，清楚的顯示了，水在不同溫度和壓強(qiáng)下的相位變化。而變化的規(guī)律就是我上文中描述的那樣。
從相位圖中可以看出，壓強(qiáng)的升高總是趨向于讓水變?yōu)樽優(yōu)楣虘B(tài)，而溫度的升高總是趨向于讓水回到液態(tài)，甚至是氣態(tài)。
不管是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，其實(shí)就跟水分子能夠自由活動(dòng)有關(guān)。越自由的水分子肯定是氣態(tài)，無法移動(dòng)的水分子，肯定是固態(tài)。
而略顯神秘，名字高端的7號(hào)冰就是上圖中的“VII”區(qū)域，我們可以看到，當(dāng)壓力達(dá)到2.1Gpa，62Gpa以下的時(shí)候，即使溫度在0攝氏度往上，更準(zhǔn)確的說是278K往上的時(shí)候，水依然表現(xiàn)為固態(tài)。
但我們也可以看到在溫度不斷上升的時(shí)候，液態(tài)水區(qū)域最上面的線也會(huì)以很多的速度上升，這說明7號(hào)冰在巨大的壓強(qiáng)下形成，只要溫度上升到還不到1000攝氏度左右，7號(hào)冰就會(huì)融化為液態(tài)水。
它也沒有那么強(qiáng)的吸熱能力，不過這里有個(gè)重要的問題是，7號(hào)冰在常壓狀態(tài)下，并不能存在，如果你在常溫、常壓下拿一塊7號(hào)冰，必須給它施加至少2萬倍的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，它才能是7號(hào)冰。
因此，傳說的7號(hào)冰能將海水凍結(jié)，純粹是在胡扯。至少它自己都不能穩(wěn)定的存在，而且給它持續(xù)的升溫，并不需要很高的溫度，就能將其再也液化。
那么自然界中是否存在7號(hào)冰呢？
地球表面肯定是不存在這樣的冰，溫度到是無所謂，主要就是壓強(qiáng)不夠。如果壓強(qiáng)足夠、且溫度合適，這種狀態(tài)下的水，可以以非?？斓乃俣冉Y(jié)晶為固態(tài)，一小時(shí)可以達(dá)到1600公里的速度。
在目前地球上海洋的最深處壓力最多只有1億pa左右，這與2.1Gpa（21億pa）相差甚遠(yuǎn)。但是地球內(nèi)部有足夠的壓強(qiáng)，而且液態(tài)水也能滲透到足夠的深度。
其中在上地幔的下層地球的內(nèi)部的壓力就能達(dá)到上萬個(gè)大氣壓，如果在往下壓力會(huì)更好，所以地球內(nèi)部有足夠的壓力，但是由于溫度太高，也無法在自然狀態(tài)下形成7號(hào)冰。
不過礦物結(jié)晶水就為7號(hào)冰的存在提供了足夠的條件，例如鉆石這種礦物也是在高壓狀態(tài)下形成的，當(dāng)碳原子在結(jié)晶的過程中，會(huì)將少部分的水分存在磚石的內(nèi)部。
當(dāng)這些鉆石被開采出來以后，雖然外部壓強(qiáng)降低了，但是鉆石的內(nèi)部依然保持著高壓的狀態(tài)，由于溫度的降低，鉆石內(nèi)部也就形成了少量的7號(hào)冰。
2018年科學(xué)家已經(jīng)在鉆石的內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了7號(hào)冰的蹤跡。
總結(jié)：
雖然鉆石中有7號(hào)冰，但是如果我們將鉆石的結(jié)構(gòu)破壞，內(nèi)部壓強(qiáng)的瞬間釋放，那么7號(hào)冰也會(huì)在非常短的時(shí)間內(nèi)，在常溫下變?yōu)橐簯B(tài)。
因此，7號(hào)冰也并不是什么稀奇的玩意，它只是水在巨大的壓強(qiáng)下變現(xiàn)出來的一直晶體結(jié)構(gòu)。這種固態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)可以承受非常高的溫度，但是當(dāng)溫度達(dá)到一定的值，7號(hào)冰也會(huì)在高壓下融化。
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