Лід III

Лід III — тетрагональна кристалічна модифікація водного льоду. Його можна отримати шляхом охолодження води до температури −23 °C (250 К) під тиском 300 МПа. Його густина більша, ніж у рідкої води, проте він є найменш щільним серед усіх типів льоду високого тиску (1,16 г/см³ при тиску 350 МПа). Для порівняння, за такого ж тиску густина води становить приблизно 1,12 г/см³.

При тиску 350 МПа густина льоду III становить 1,16 г/см³. Його статична діелектрична проникність дорівнює 117.

Звичайний водний лід, згідно з номенклатурою Бріджмена, належить до льоду I_h. У лабораторних умовах (за різних значень температури та тиску) були отримані різні модифікації льоду — від льоду II до льоду XVI.

Модифікації льоду високого тиску вперше виявив Персі Вільямс Бріджмен, який у 1912 році побудував фазову діаграму води. Досліджуючи воду за різних температур і тисків, він, окрім звичайного льоду, відкрив ще шість його структурних модифікацій, які позначив як лід II — лід VII.^[1]

До 1960-х років кристалічна структура модифікацій льоду залишалася нез'ясованою. У 1960 році Барклай Камб та Суніл Кумар Датта за допомогою рентгеноструктурного аналізу виявили у льоду III тетрагональну симетрію, подібну до структури одного з різновидів діоксиду кремнію (SiO₂).

Лід III порівняно легко отримати, тому він є зручним об'єктом для дослідження льоду високого тиску. Вперше його отримано зі звичайного льоду при температурі –22 °C (температура потрійної точки лід I_h — лід III — вода) шляхом підвищення тиску до 210 МПа.

Лід III також можна отримати шляхом повільного (приблизно 0,5 °C/хв) охолодження води під тиском 210—350 МПа до температур нижче потрійної точки (−22 °C).^[1]

Для проведення досліджень лід III після витримування протягом пів години при температурі –40 °C швидко охолоджують рідким азотом до температури нижче –175 °C. За такої температури лід III перебуває в метастабільному стані; він зберігає свою структуру навіть при зниженні тиску до атмосферного, хоча на фазовій діаграмі ці значення тиску та температури відповідають області існування льоду II (вище 200 МПа) та звичайного льоду (нижче 200 МПа).

Лід III є нестійким до дії рентгенівського випромінювання і швидко руйнується за умов інтенсивного опромінення, що створює значні труднощі для проведення рентгеноструктурного аналізу.