6 votos

Congelar el agua en la tierra con un cristal de semilla

Hace poco estuve leyendo el satírico, el libro de ficción del Gato Cuna de Kurt Vonnegut. En este libro, uno de los principales argumentos secundarios es la invención de un mítico polimorfo de hielo llamado hielo-9 en el libro. En el libro, se describe que si este polimorfo de hielo se toque real de agua, toda el agua, inevitablemente tocar a través de los océanos, ríos, lagos, etc. congelaría en este polimorfo de hielo, que pretendía fundir a una temperatura de más de 100 grados Fahrenheit.

Esto plantea dos preguntas para mí:

En primer lugar, sería algo como esto realmente suceda? Sé, por ejemplo, un método que usa la gente para la purificación de los cristales es crear una solución sobresaturada y molestar a la sustancia y se cristalizan de manera dramática. Algo similar podría ocurrir aquí en el sentido de que el mítico hielo-9 estructura sería introducido en el agua líquida (que para hielo-9 es una solución sobresaturada de agua) y crear un enorme cristal de toda el agua?

Segundo, y más en la realidad, es allí cualquier sólido que es como este? Un sólido que tiene dos estable de la estructura de cristal que existen en la temperatura puede llegar en la vida cotidiana en la sobre presión atmosférica? Y si es así, se puede convertir de una estructura cristalina a otra con facilidad? Y sería uno de los líquidos se comportan como una solución sobresaturada de cristal?

Lo siento si es un poco confuso. Estoy sinceramente interesado en esto y puede aclarar si hay alguna confusión.

Algo interesante a lo largo de esas líneas se consideran relevantes en mi mente.

8voto

Jörg W Mittag Puntos 1171

Una física precisa argumento en contra de la existencia de un Hielo-9-como el estado del agua es, probablemente, no trivial (ab initio métodos necesarios?). Sin embargo, no es un simple pero poderoso argumento en contra de ella, no hemos encontrado nada todavía. El agua es muy común en la sustancia, y los seres humanos han sido aplicar el método científico a ella por cientos de años, los seres humanos han manipulado para cientos de miles de años, pero lo que es más importante, la Tierra entera ha estado lanzando grandes cantidades de agua para miles de millones de años. Si un Hielo-9-como el estado del agua, ¿ existe, nos lo debe haber visto por ahora.

Para ser claros, superficialmente este argumento puede parecer un falaz argumento de la ignorancia. Sin embargo, podemos cualitativamente con un poco más de conocimiento. Suponiendo que el Hielo-9 es el verdadero estado del suelo de agua, y que toda el agua líquida en la Tierra se encuentra actualmente en un falso estado del suelo, separados sólo por una cinética de barrera, y darse cuenta de que la conversión de agua líquida a Hielo-9 es autocatalítica, debemos preguntarnos, si sólo tenía que suceder una vez, por qué no ha sucedido todavía?. La única conclusión razonable es que, si puede ocurrir, entonces la cinética de la barrera a la conversión debe ser enorme. La interconversión de diamante a grafito es un proceso químico con una famosa gran barrera cinética (alrededor de $\mathrm{540\ kJ\ mol^{-1}}$), sin embargo, tenemos abundante evidencia de lo que está sucediendo muchas veces en escalas de tiempo geológico (y lo podemos hacer en el laboratorio también!). Por lo tanto la cinética de la barrera para la conversión entre el agua líquida y el Hielo-9 tendría que ser aún más grande, que es raro. También hay un límite a lo alto de podemos esperar química cinética de las barreras a la ser, que se puede poner muy generosamente a $\mathrm{100\ eV \approx 10\ MJ\ mol^{-1}}$. Las moléculas de agua en la Tierra han tenido muchas, muchas, muchas interacciones a energías de manera más alto que esto, ya que ellos han sido continuamente expuestos a la radiación cósmica, la energía nuclear se desintegra, los relámpagos, las altas temperaturas, etc. En resumen, la historia colectiva de todas las moléculas de agua en la Tierra se ha explorado una vasta región del espacio de estados permitidos, y no una vez que tiene un Hielo-9-como el estado ha encontrado. Así, es justo asumir que simplemente no existe.

Respecto a su segunda pregunta, acabo de recordar un gran ejemplo: estaño puro. A la presión ambiente, sólido del estaño puede existir en dos diferentes polimorfos, y la transición entre la mayoría de forma estable se encuentra cerca de la temperatura de la habitación. Por encima de 13.2 ºC, estaño es más estable como una dúctil material metálico, llamado blanco de estaño, mientras que por debajo de 13.2 ºC, la más estable, la forma es un frágil que no sean de metal llamado gris estaño. Es posible sostener blanco de estaño por debajo de 13.2 ºC por un período de tiempo, la creación de un sistema metaestable, como una solución sobresaturada. Sin embargo, una adecuada perturbación provocará que el blanco de estaño a caer a su estado fundamental. Como Vonnegut del Hielo-9, esta transición es autocatalítica; una vez que la conversión se inicia, no hay nada que detenga a continuación 13.2 ºC, la creación de los llamados de estaño de plagas. En realidad, hay varios videos que muestran el proceso, que usted puede encontrar fácilmente en YouTube, como este.

2voto

Mike Schall Puntos 2921

Sólo para ofrecer un contrapeso a los argumentos basados en la energética...

Sin embargo, no es un simple pero poderoso argumento en contra de ello; no he encontrado nada todavía

Pero lo mismo podría decirse para la replicación de los organismos vivos fuera del único caso conocido aquí en la Tierra.

Aunque los componentes necesarios estaban presentes y la cinética de la barrera a la formación de los ingredientes clave fue relativamente moderada, la probabilidad de que suceda es (aparentemente) muy remoto. Catalizadores, tales como la quirales cara de un cristal y especial magnética y eléctrica de eventos puede haber sido simultáneamente requieren para lograr la primera quirales organismo (o su inanimados, precursor quiral). Las probabilidades de todos los de este ser en el mismo lugar y sucediendo al mismo tiempo puede llegar a ser muy pequeño.

Tal vez el mismo podría ser cierto para hielo-9 formación. Tal vez la cara de un cristal con una morfología específica es necesaria para catalizar la transformación del agua en hielo-9. Incluso si el mineral es conocido en la Tierra, tal vez la específica cara de cristal\morfología en la actualidad no existe en la tierra. Sin embargo, es concebible que podría ser formado en un planeta con temperaturas extremas y presiones que no se encuentran en la Tierra geología. Tal vez este planeta, en algún remoto rincón de la galaxia, desde entonces ha sido destruida a través de una colisión y un resultado planetaria fragmento que contiene cristales con el extraterrestre de la morfología se dirige ahora hacia la Tierra.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X