神奇的“可燃冰”

神奇的“可燃冰”

先从一张照片来看一种奇特现象。一个人用手捧一块像“冰”那样的东西，用火一点，它就熊熊燃烧起来，上面是红色的火焰，下面滴着水。这就是人们称为“可燃冰”的东西。上面燃烧的是常见的可燃气体——甲烷。“可燃冰”就是“甲烷水合物”，一种由水与甲烷形成的晶体，它的真正名称是“天然气水合物”。人们日常使用的天然气、沼气的主要成分就是甲烷。甲烷是一种极易燃烧的气体，而且燃烧后几乎不产生任何残渣或废弃物。甲烷的分子结构十分简单，1个碳原子和4个氢原子，这是一种最简单的碳氢化合物。

然而，“可燃冰”的神奇在于它结构特殊，不是简单地将水与甲烷放在一起，而是由一种特殊的结构将它们组合在一起。它不是粒子，也不是分子，而是分子的结合体。“可燃冰”晶体的形状像一只灯笼，四周由水分子搭成灯笼的外罩，每个单元小室由46个水分子构成两个较小的十二面体和6个较大的十四面体，在这些立方体结构中蕴含着甲烷的分子。

到目前为止，已经发现的“可燃冰”结构有三种：I型结构、II型结构和H型结构。I型结构为立方晶体结构，仅能容纳甲烷、乙烷这样的小分子烃类以及氮、二氧化碳、硫化氢等非烃类分子；Ⅱ型结构为菱型晶体结构，它的“笼子”较大，可以容纳丙烷、异丁烷等烃类；H型结构为六方晶体结构，它的“笼子”更大，可以容纳直径超过异丁烷的分子。

正是这种奇特的结构，使它可以储藏大量的天然气。在常温常压下，一体积的饱和甲烷水合物将包含189体积的甲烷气体。据研究测试，1立方米纯净的固体“可燃冰”能释放出164立方米的甲烷气体和0.8立方米淡水。

“可燃冰”还有一个特点，它的温度很低，大概在0 ~ 10℃。在几百米、上千米深的海底，由于海水的压力，即使温度达到10℃，“可燃冰”依然不会融化。但是，一旦它从海底取出，由于没有了压力，它就会像冰一样融化掉，出现一个个气泡。这气泡就是从里面跑出来的甲烷，用火一点就能燃烧。

由于它的外观酷似雪白的冰雪，而且可以燃烧，人们就将其形象地称为“可燃冰”。但是，也不是所有的“可燃冰”都是雪白色的，也有呈灰黑色的，像泥巴一样。从南海取得的“可燃冰”就像是一块冒气泡的泥巴，“泥巴”大概在五六厘米之间，其中是薄雾状的、肉眼看不到的“可燃冰”，由很细小的、斑点状的小颗粒组成，里面甲烷的含量高达99.7%、99.8%，甚至99.9%。