在第二临界点 水是两种液体？

众所周知，水有3种存留形态：液态、气态和固态。假如压强或温度改变，水的状况就可能产生浮动。温度不变，压强减小，液态水会渐渐转变为气态水。例如，在平原地域，90℃的水是液态的，但到压强小的青藏高原就变成了气态。压强不变，温度升高，液态水也会转变为气态水。

水在两种形态相互转化的进程中，总有个过渡点。例如在液态和气态相互转化的过渡点上，水既会体现出液态水的性质，又会体现出气态水的性质，如液似气，两种形态没有办法区别，通过了这种点后，它就会变为非液即气或非气即液的状况。这种点被称为“临界点”。例如，在准则大度压下，0℃是水在固态和液态之中转换的临界点，100℃是水在液态和气态之中转换的临界点。

1992年，美国波士顿大学的科学家彼得·普尔和吉恩·斯坦利在做实验的时刻，不测发觉，低温下水的密度会产生起伏，温度越低，密度起伏越大。它们对这一异常的景象很感兴趣，由于平常概况下，温度越低，分子越不活泼，密度起伏应当越小。

为了弄清这是怎样回事，普尔和斯坦利的团队模拟了水在过冷状况下的浮动，所谓过冷水指的是温度低于0℃的液态水。模拟结果显现，过冷的水中切实存留密度起伏，且密度起伏随温度下降而增大。

关于这类密度的浮动，它们给出的解释是，水有第二临界点。在第二临界点之上，水会在两种状况之中迅速转变。源于两种状况性质不同，因而任意一个转化成此外一个时，都会导致忽然的密度浮动，这一浮动在临界点时最为明显。在这种临界点处，水由两种密度不同的“水”构成。也便是水非是一个液体，却是两种液体。

两种液体的说法还无“实锤”

“所谓水是两种液体，便是一个密度高一丝的液体和一个密度低一丝的液体的混合。由于密度不同，两者之中的氢键、长度、相互效用的强度也会不一样，这样就使它的各式性质例如粘滞性和分散系数，也有差别。”华夏科学院物理探讨所探讨员孟胜叮嘱科技日报记者。

然则，关于水是两种液体，不少人持怀疑态度，甚而有科学家批评这种结果是伪造的。许多数探讨者以为水的性质可行用常规的理论来解释。此中一个看法以为，在十分低的温度下，过冷的水会转变成一个没有序的固体，亦或者这是水在凝固时的一个特殊景象。

痴迷于水探讨的瑞典斯德哥尔摩大学科学家尼尔森概括了他好几年来在常温常压下所做的水实验的数据提议，水的确有两种不同的液态，此中一个，水分子是没有序而致密的，另一个则是准则的四面体构造，密度较轻。在常温常压下，低密度的水分子随机镶嵌高密度水分子中,但大家不可能见到这类景象。在众人的质疑声中，尼尔森打算用实验来让大伙见到水的第二临界点。2017年，他远赴韩国，借用最领先进步的技艺造出超纯净的液态水，并经过实认证明了水在统一压强、统一温度时，存留两种不同的密度，他亢奋地宣告，寻到了水的第二临界点。

有不少人认同尼尔森的实验结果，但另有人提议了质疑，以为实验中纪录对象是水滴，而水滴在全个进程中空间的浮动极小，关于这微小的空间浮动的解释有众多种，而第二临界点只只是是此中一个，尼尔森只是是为了切合本人的设想而选中了这类解释。

在孟胜看来，尽管一直都有人以为水是两种不同性质的液体的混合，但此刻还无确凿的证据，并未被十足证实，这类看法还处在假说的阶段。

水是两种液体？冰也有17种形态呢！

据全新的统算，固态水即冰大家都有17种晶体形态。可是在实验室外，唯有一个是地球上普及存留的，它称为“冰Ih”。另有一个冰Ic，只少量存留于大度圈上层。另外的15种冰，唯有在极高的负担下才能发生。冰晶之是以形态如许多样，皆是由于相邻的水分子用强盛的氢键组成了一种四面体的网站。当水处于凝聚态时，每一种水分子都会造成近乎四面体的4个氢键，从而第一大限制地与其它水分子联合。冰Ih中的氢键组成了一种开放立体、且密度较轻的构造。

将负担施加到冰晶、素材碳、硅和磷之类的四面体物质上，就可以将密度较轻的固体紧缩成一系列密度较高的构造，况且这种进程有可能推行到这点物质密度的极限。这造就了咱们日前观看到的冰晶的17种形态。不晓得未来还会不会发觉更多形态的冰。

来自：科技日报

作者：陆成宽

编辑：陈晨