冰

冰冰是無色透明的固體，分子之間主要靠氫鍵作用，晶格結構一般為六方體，但因應不同壓力可以有其他晶格結構。密度比水小。

在常壓環境下，冰的熔點為0℃。0℃水凍結成冰時，體積會增大約1/9（水體積最小時為4℃）。據觀測，封閉條件下水凍結時，體積增加所產生的壓強可達2500大氣壓。

冰的熔點與壓強存在著一種奇妙的關係：在2200大氣壓以下，冰的熔點隨壓力的增大而降低，大約每升高130個大氣

壓降低1攝氏度；超過2200大氣壓后，冰的熔點隨壓力增加而升高：3530大氣壓下冰的熔點為-17℃，6380大氣壓下為

0℃，16500大氣壓下為 60℃，而20670大氣壓下冰在76℃時才熔化，稱為名副其實的“熱冰”。冰在0℃下密度為0.917

g/cm³，而水的密度正常為1.00g/cm³，所以冰會浮於水上。

水的熱漲冷縮是反常的，水在低於4度是是熱縮冷漲，導緻密度下降，而大於4度時，則恢復熱漲冷縮。這水是最重要也是最奇特的特性之一。

這是保障生物存在的很重要的一點，當水結冰的時候，冰的密度小，浮在水面，可以保障水下生物的生存。當天暖的時候，冰在上面，也是最先解凍。但如果冰的密度比水大，冰會不斷沉到水下，天暖的時候也不會解凍，來年上面的水繼續冰凍，直到所有的水都成了冰，那所有的水生生物都不會存在了。

冰 (《本草拾遺》)

【異名】凌(《綱目》)。

【來源】為水凝成的無色透明的固體。

【性味】《本草拾遺》：味甘，大寒，無毒。

【功用主治-冰的功效】退熱消暑，解渴除煩。

治傷寒陽毒，熱甚昏迷，中暑煩渴。

①《本草拾遺》：主去熱煩。

②《日用本草》：解煩渴，消暑毒。

③《綱目》：傷寒陽毒、熱甚昏迷者，以冰一塊置於膻中，良。

亦解燒酒毒。

【用法與用量】內服：含化。外用：罨敷。

冰天雪地、渙然冰釋、六齣冰花、冷若冰霜、玉潔冰清、冰清玉潔、冰雪聰明、冰凍三尺，非一日之寒、如履薄冰、冰凍三尺、炙冰使燥、冰消雪融、一片冰心、勢如冰炭、渙若冰消、凜若冰霜、冰炭不同爐、冰清玉潤、冰壼秋月、春冰虎尾、鏤玉裁冰、履霜知冰、鏤冰雕瓊、冰封雪飄、若涉淵冰、臨深履冰、戴霜履冰、敲冰戛玉

熱冰

除了前面提到高壓下形成的熱冰之外，重水(D2O)在3.8℃時結冰，成為另一種形式的“熱冰”。

水是一種特殊的液體。它在4℃時密度最大。溫度在4℃以上，液態水遵守一般熱脹冷縮規律。4℃以下，原來水中呈線形分佈的縮合分子中，出現一種像冰晶結構一樣的似冰締合分子，叫做"假冰晶體"。因為冰的密度比水小，“假冰晶體”的存在，降低了水的密度，這就是為什麼水在4℃時密度最大，低於4℃密度又要減小的秘密。

人類已經能夠在實驗室里製造出八種冰的晶體。但只有天然冰能在自然條件下存在，其它都是高壓冰，在自然界不能穩定存在。

天然冰中水分子的締合是按六方晶系的規則排列起來的。所謂結晶格子，最簡單的例子是緊密地堆砌的磚塊，如果在這些磚塊的中心處代之以一個假設的原子，便得到了一個結晶格子。冰的晶格為一個帶頂錐的三稜柱體，六個角上的氧原子分別為相鄰六個晶胞所共有。三個棱上氧原子各為三個相鄰晶胞所共有，二個軸頂氧原子各為二個晶胞所共有，只有中央一個氧原子算是該晶胞所獨有。

註：一般被稱為乾冰的物質實際是二氧化碳的固體狀態，與水和冰沒有關係。

乾冰

是二氧化碳的固體形式。在正常氣壓下，二氧化碳的凝固點是攝氏負78.5度，在保持物體維持冷凍或低溫狀態下非常有用。它無色，無味，不易燃，略帶酸性。乾冰的密度各不相同，但通常約為 1.4至1.6 g/cm。乾冰能夠急速的冷凍物體和降低溫度並且可以用隔離手套來做配置。到二十一世紀，乾冰已經被廣泛的使用在許多層面了，乾冰在增溫時是由固態直接升華為氣態，直接轉化為氣體而省略轉為液態的程序，因此其相變並不會產生液體，也因此我們稱它做“乾冰”。要將二氧化碳變成液態，就必須加大壓強至5.1大氣壓才會出現液態二氧化碳。

冰的分子模型由於水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結構所決定的。根據近代X射線的

研究，證明了冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的，是一個敞開式的鬆弛結構，因為五個水分子不能把全部四面體的體積占完，在冰中氫鍵把這

些四面體聯繫起來，成為一個整體。這種通過氫鍵形成的定向有序排列，空間利用率較小，約佔34%、因此冰的密度較小，約為攝氏4度是液態水的9/10。

水溶解時拆散了大量的氫鍵，使整體化為四面體集團和零星的較小的“水分子集團”(即由氫鍵締合形成的一些締合分

子)，故液態水已經不象冰那樣完全是有序排列了，而是有一定程度的無序排列，即水分子間的距離不象冰中那樣固定，H2O分子可以由一個四面體的微晶進入另

一微晶中去。這樣分子間的空隙減少，密度相對冰就增大了。

溫度升高時，水分子的四面體集團不斷被破壞，分子無序排列增多，使密度增大。但同時，分子間的熱運動也增加了分子間

的距離，使密度又減小。這兩個矛盾的因素在4℃時達到平衡，因此，在4℃時水的密度最大。過了4℃后，分子的熱運動使分子間的距離增大的因素，就佔優勢

了，水的密度又開始減小。

黃河流域是中華民族的搖籃，孕育了華夏五千年的文明。結冰但是黃河帶給我們中華民族的不全是好處，黃河洪水和冰害經常掠去兩岸人民的財產和生命。

遠在公元前四百多年，對於黃河的冰情，已有詳細的記載：“孟冬之月，水始冰，地始凍。仲冬之月，冰益堅，地始坼。季冬之月，凍方盛，水澤腹堅，命取冰，冰以入。孟春之月，東風解凍，蟄蟲始振，魚上冰。”這是世界上最早的有關結冰、封凍和解凍的冰情文字記錄。