В широкой области температур и давлений насчитывают 11 его структурных разновидностей.
Главная особенность структуры льда заключается в том, что в кристалле все молекулы Н2О находятся в окружении четырех себе подобных. Это координационное число (число молекул, находящихся в ближайшем окружении от рассматриваемой молекулы) равно четырем. Если плотно упаковать в ящик шары одинакового размера, то координационное число окажется равным двенадцати, т.е. каждый шар будет соприкасаться с двенадцатью другими шарами.
Подобными плотноупакованными кристаллическими структурами обладают, например медь, серебро, цинк и другие металлы. В сравнении с ними кристаллическая структура льда, для которой координационное число равно четырем, представляет собой ажурную структуру с незаполненными промежутками (пустотами) между молекулами Н2О.
В отличие ото льда вода при температуре 2 — 4оС имеет координационное число 4,4. Этим объясняется то, что ее удельный вес выше, чем у льда, т.к. вода при указанной температуре имеет более плотную упаковку молекул.
По типу температурной зависимости электропроводности лед похож на полупроводники. Причем величина электропроводности льда лежит на границе области полупроводников и диэлектриков, но все-таки попадает в область полупроводников. С понижением температуры электропроводность льда понижается по экспоненциальному закону, причем электрический заряд в кристаллах льда переносят не электроны, а протоны водорода.
Отметим еще очень важное свойство льда.
Речь идет о коэффициенте поглощения электромагнитных волн различной частоты льдом. Установлено, что в видимой области спектра коэффициент поглощения света льдом практически равен нулю. Поэтому лед прозрачен. Однако в инфракрасной и особенно в ультрафиолетовой областях коэффициент поглощения принимает очень большие значения. Если бы наши глаза могли воспринимать ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, то мы бы увидели лед абсолютно черным телом.
Хотя лед, как и вода, имеет очень простой состав и образован всего из двух элементов — кислорода и водорода, тем не менее его свойства чрезвычайно сложны и самым непосредственным образом связаны с поразительно большим количеством окружающих нас и нашу планету явлений.
Одной из главных особенностей свойств льда — это его способность рождать талую воду, дающую жизнь на нашей Земле.
Мало изучен жидкий лед граничных слоев. Можно ли вылить воду из емкости, например, из стакана? Вопрос этот кажется нелепым. Однако чешские ученые А.Чапси и Б.Натале установили, что вылить воду полностью из любой емкости практически невозможно. Они проделали следующий опыт: заполненная водой стеклянная пробирка быстро опрокидывалась. Как и ожидалось, за первую секунду вылилась вся вода, но… это была всего-навсего обманчивая видимость. Через три дня, когда пробирка оставалась опрокинутой, точные приборы установили, что на внутренней поверхности пробирки осталась тонкая пленка воды, толщина которой равнялась 1000 ?.
Размер одной молекулы воды равен 3 ?, следовательно, на стенках пробирки оставался слой толщиной в 333 молекулы воды. Почему эти молекулы не отрываются от стекла? Какие силы удерживают их?
Оказалось, что в тонких слоях, прилегающих к твердой поверхности, вода становится другой: она приобретает свойства, коренным образом отличающиеся от свойств обычной объемной воды. Талая вода характеризуется чрезвычайно высокой биологической активностью.
Томские ученые в 1958-1961 годах в лице Б.Н.Родимова, И.Н.Торопцева и Г.Д.Бердышева подтвердили эту истину, проведя ряд впечатляющих экспериментов с талой водой на клетках, растениях, животных и на человеке. В опытах с культурами разных клеток, в экспериментах на мышах, с курами, со свиньями, а также с пшеницей и овощами, — везде был зафиксирован исключительно высокий положительный эффект.
Половая активность мышей, например, повышалась, а у самок было обнаружено ярко выраженное многоплодие, новорожденные мышата весили на 20 % больше своих собратьев, родители которых пили обычную воду. От кур, которых поили талой водой, за три с половиной месяца было получено в 2 раза больше яиц. Урожайность пшеницы возросла
на 56 %, а огурцов и редиса — на 250 %.
Двадцать пять больных разного возраста в течение трех месяцев для питья и приготовления пищи применяли только талую воду. Результаты превзошли все ожидания: у всех улучшилось общее состояние здоровья, снизилось количество холестерина в крови, улучшился обмен веществ. И это все за три месяца.