科學家做過實驗，水在105攝氏度時能夠結冰，到底是什麼原因？

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由於這種實驗結果與我們日常生活中所接觸的現象出入很大，是一種反直覺的現象，實驗結果的產生，要依賴於各種超常規條件的組合才能引發，日常生活以及簡單實驗中根本無法碰到，所以就給我們一種錯覺，認為這是反物理現象，實則不然。

從水的分子結構來看，無論是固、液、氣何種相態，氫原子和氧原子之間都通過化學鍵相連，這就是化學中我們常說的氫－氧鍵，除這個化學鍵之外，每個水分子與周圍其它的水分子之間，還存在著一種比較微弱的結合力作用，那就是氫鍵，一般情況下1個水分子會與周圍4個水分子以氫鍵相連。假如氫鍵的結合力越強，那麼意味著水分子之間的連接程度就越緊密，越不容易分開，水分子的流動性就越弱，那麼水的形態就有向著固態方向演變的趨勢；反之，則更傾向於液態或者氣態。

科學家們通過大量的實驗研究表明，能顯著影響水在固、液、氣三個相態之間轉換的因素，主要取決於水的溫度和所受到的壓強。不同的溫度和壓強條件組合，會直接影響著水所處的相態。據此，科學家們繪制出了水的相態變化圖。從下圖中我們可以明顯看出，整個平面區域被劃分為三個顏色不同的區域，橙色代表氣態，綠色代表液態，藍色代表固態，而橫軸代表的是溫度，縱軸代表的是壓強。從該圖中，我們可以很容易地根據溫度和壓強數值，找到它們的交點，那麼交點所對應的區域，即代表在該條件下水的相態模式。比如在100個標准大氣壓（10MPa）、200攝氏度時，水就呈現出液態。

通過這個水相態圖，我們同時還發現，整個藍色的區域即水的固態所占區域面積，要比液態和氣態大得多，而且水的固態區域還被劃分為若幹小的區域，分別用羅馬數字符號來表示（比如XI、VII等）。這種情況表明，在滿足將水變為固態的溫度－壓強條件下，通過改變不同的組合方式，也可以得出具有一定物理性質差異的固態水，也就是說水分子在結晶排列的規律上會有所差異。例如，在20攝氏度室溫、1萬個標准大氣壓下，水的固態形式為VI（六號冰）；而在100攝氏度、壓強為10萬個標准大氣壓下，水的固態形式則為VII，即 “七號冰”。

通過研究發現，水之所以會形成固態，有兩種結晶的方式，一種是不均相成核方式，就是通過已經結晶的水分子吸附作用、或者在雜質表面吸附水分子，通過特定的溫度－壓強組合形成的各向異性結晶模式，我們日常生活中經常看到的水的結冰現象，就是這種模式。另一種是瞬態成核結晶模式，主要是通過熱漲落在瞬間所形成的巨大沖擊波，使液態水沒有恢複原有狀態之前發生了結晶現象。

2018年，科學家們在地下500公里處，發現的一顆鑽石中包裹有些許結晶態水分子，這些水分子和碳原子都在地下深處，由於高溫高壓環境發生同時發生結晶，然後部分結晶的水分子就被“封印”在了碳原子的結晶體中。後來隨著地底地質活動的影響，結晶的碳原子逐漸被帶到地殼上層形成鑽石，而封在內部的水分子，由於鑽石內部高壓依然存在，所以一直保持著高壓下的“七號冰”的形態。假如帶到地面上的這個鑽石，外部發生了破損，那麼裏面的超高壓環境瞬間恢複為正常氣壓，那麼裏面的結晶水分子也會瞬間演化為液態水分子。

由於“七號冰”的結晶，只受到初始結晶水分子排列規律的影響，因此理論上它的結晶擴散速度非常快，有科研機構預測，可以達到1500公里/小時以上，並且具備著優異的導熱導電性能，所以有網友腦洞大開，說“七號冰”如果在地球海洋中出現，那麼很快地球上的海洋將全部結成冰。實際上，這種猜測是站不住腳的，因為“七號冰”的形成有嚴格的環境條件，特別是壓強要非常高，至少要有1.5萬個標准大氣壓以上，在自然條件下，除了剛才提到的地球內部具備這樣的條件外，即使是海洋的最深處也遠遠達不到這樣的壓強條件，所以七號冰在地球表面根本不可能存在，現有的“七號冰”也僅僅在實驗條件下才能夠被觀測到。