Eisphasen

Eisphasen bezeichnen die verschiedenen festen Zustände von Wasser, die durch Temperatur- und Druckbedingungen stabilisiert werden. Neben dem verbreiteten Kristall Eis Ih existieren zahlreiche weitere kristalline Phasen sowie amorphe Formen, die sich in Struktur, Dichte und physikalischen Eigenschaften unterscheiden.

Unter Normalbedingungen ist Eis Ih die dominante Form. Eis Ic ist eine metastabile kubische Variante, die durch rasche Abkühlung oder Dampfabscheidung entstehen kann. Bei erhöhtem Druck stabilisieren sich mehrere dichtere Kristallformen, darunter Eis II, Eis III, Eis V, Eis VI, Eis VII und Eis VIII. Eis VII ist eine hochdichte, kubische Phase; Eis VIII ist die geordnete Version von VII bei niedrigen Temperaturen.

Zusätzliche protonenordnete Varianten existieren, etwa Eis IX (protonenordnete Form von Eis III), Eis XI (protonenordnete Form von Eis Ih) und Eis XV (protonenordnete Form, oft assoziiert mit Eis VI). Diese Modifikationen betreffen die Verteilung der Protonen im Wasserstoffbrückenetzwerk und benötigen niedrigere Temperaturen, um stabil zu bleiben.

Amorphe Eisformen treten auf, wenn die Ordnung des Kristallgitters fehlt. Zu ihnen gehören Low-Density Amorphous Ice (LDA), High-Density Amorphous Ice (HDA) und Very-High-Density Amorphous Ice (VHDA). Sie entstehen durch Druck- und Abkühlpfade und gehen in Kristalle über, wenn Temperatur und Druck sich ändern.

Phasendiagramme beschreiben, welche Phase unter gegebenen Temperatur- und Druckbedingungen stabil ist; Übergänge können glatt oder abrupt, reversibel oder metastabil sein. Eisphasen spielen eine zentrale Rolle in der Planeten- und Astrophysik, da viele Himmelskörper Eisschichten besitzen, sowie in Kryotechnik und Atmosphärenforschung auf der Erde.