ความแตกต่างระหว่างน้ำกับน้ำแข็ง

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างน้ำกับน้ำแข็งคือน้ำไม่มีการจัดเรียงโมเลกุลตามปกติในขณะที่น้ำแข็งมีโครงสร้างผลึกบางอย่าง

จากระยะเริ่มต้นของการวิวัฒนาการของโลก น้ำเป็นส่วนสำคัญของโลก สำหรับวันนี้ น้ำครอบคลุมมากกว่า 70% ของพื้นผิวโลก จากนี้น้ำส่วนใหญ่อยู่ในมหาสมุทรและทะเล ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 97% แม่น้ำ ทะเลสาบ และบ่อน้ำมีน้ำ 0.6% และประมาณ 2% มีอยู่ในน้ำแข็งขั้วโลกและธารน้ำแข็ง ปริมาณน้ำบางส่วนมีอยู่ในใต้ดินและปริมาณหนึ่งนาทีอยู่ในรูปของก๊าซในรูปของไอระเหยและในก้อนเมฆ ในจำนวนนี้มีน้ำเหลือน้อยกว่า 1% สำหรับการใช้งานของมนุษย์โดยตรงน้ำบริสุทธิ์นี้ก็มีมลพิษทุกวันเช่นกัน และควรมีแผนที่เหมาะสมในการอนุรักษ์น้ำ

น้ำคืออะไร

น้ำเป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มีสูตรทางเคมี H₂O น้ำเป็นสิ่งที่เราขาดไม่ได้ ไฮโดรเจนสองชนิดพันธะโควาเลนต์กับอะตอมออกซิเจนเพื่อสร้างโมเลกุลของน้ำ นอกจากนี้ โมเลกุลยังมีรูปร่างโค้งงอเพื่อลดแรงผลักพันธะคู่ของอิเล็กตรอนโลน และมุม H-O-H เท่ากับ 104^o น้ำเป็นของเหลวใส ไม่มีสี ไม่มีรส ไม่มีกลิ่น ยิ่งไปกว่านั้น มันสามารถอยู่ในรูปแบบต่างๆ เช่น หมอก น้ำค้าง หิมะ น้ำแข็ง ไอ ฯลฯ มันจะเข้าสู่สถานะก๊าซเมื่อความร้อนสูงกว่า 100 ^{oC ที่ความดันบรรยากาศปกติ}

น้ำเป็นโมเลกุลมหัศจรรย์จริงๆ เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในสิ่งมีชีวิต ร่างกายของเรามากกว่า 75% ประกอบด้วยน้ำ เป็นส่วนประกอบของเซลล์ ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายและสารตั้งต้น อย่างไรก็ตาม มันเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง แม้ว่าจะมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ 18 gmol^-1

รูปที่ 01: น้ำอยู่ในสถานะของเหลว

ความสามารถของน้ำในการสร้างพันธะไฮโดรเจนนั้นเป็นลักษณะเฉพาะของมัน โมเลกุลของน้ำหนึ่งโมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้สี่พันธะ ออกซิเจนมีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าไฮโดรเจน ทำให้พันธะ O-H ในโมเลกุลของน้ำมีขั้ว เนื่องจากขั้วและความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจน น้ำจึงเป็นตัวทำละลายที่ทรงพลัง ยิ่งกว่านั้น เราเรียกมันว่าตัวทำละลายสากลเนื่องจากความสามารถในการละลายวัสดุจำนวนมาก นอกจากนี้ น้ำยังมีแรงตึงผิวสูง แรงยึดเกาะสูง และแรงยึดติดสูง สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยไม่ต้องไปเป็นก๊าซหรือของแข็ง เราตั้งชื่อสิ่งนี้ว่ามีความจุความร้อนสูง ซึ่งในทางกลับกันก็มีความสำคัญต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต

น้ำแข็งคืออะไร

น้ำแข็งเป็นรูปของแข็งของน้ำเมื่อเราเรียกน้ำที่ต่ำกว่า 0^{oC น้ำแข็งเริ่มแข็งตัว น้ำแข็งมีความโปร่งใสหรือทึบแสงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม บางครั้งก็มีสีขึ้นอยู่กับสิ่งสกปรกที่มีอยู่ นอกจากนี้ สารประกอบนี้มีโครงสร้างผลึกปกติ}

รูปที่ 02: น้ำแข็งลอยอยู่บนน้ำ

พันธะไฮโดรเจนมีความสำคัญต่อการสร้างโครงสร้างแข็งที่เป็นระเบียบในน้ำแข็ง พันธะไฮโดรเจนทำให้โมเลกุล H₂O อยู่ห่างกัน ทำให้เกิดโครงสร้างผลึก ในระหว่างกระบวนการนี้ ปริมาตรของมวลเดียวกันของ H_{2O จะขยายตัว (ซึ่งหมายความว่ามวลของน้ำจะมีปริมาตรค่อนข้างสูงเมื่อแช่แข็งจนกลายเป็นน้ำแข็ง) เนื่องจากปริมาตรของน้ำจะขยายตัวเมื่อน้ำแข็งแข็งตัว ความหนาแน่นของน้ำแข็งจึงต่ำกว่าน้ำ จึงสามารถลอยน้ำได้ป้องกันไม่ให้น้ำที่ก้นแหล่งน้ำกลายเป็นน้ำแข็งในฤดูหนาว จึงช่วยปกป้องชีวิตสัตว์น้ำ}

น้ำกับน้ำแข็งต่างกันอย่างไร

น้ำแข็งเป็นรูปแบบของแข็งของน้ำ และมีโครงสร้างผลึกบางอย่าง แต่น้ำไม่มีการจัดเรียงโมเลกุลตามปกติ นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างน้ำกับน้ำแข็ง ความแตกต่างนี้เกิดจากการมีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำ ในระหว่างกระบวนการแช่แข็ง พันธะไฮโดรเจนจะจับโมเลกุล H_{2O ที่ระยะห่างจากกัน ทำให้โครงสร้างผลึกกลายเป็นน้ำแข็ง นอกจากนี้ กระบวนการนี้จะเพิ่มระดับเสียง ดังนั้น ความแตกต่างที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งระหว่างน้ำกับน้ำแข็ง เราสามารถพูดได้ว่าน้ำแข็งมีความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับน้ำ จึงลอยน้ำได้}

นอกจากนี้ เราสามารถระบุความแตกต่างระหว่างน้ำกับน้ำแข็งตามปริมาตรและความหนาแน่นได้เช่นกัน นั่นคือ; สำหรับมวลเดียวกัน ปริมาตรของน้ำค่อนข้างต่ำกว่าน้ำแข็งเพราะความหนาแน่นของน้ำสูงกว่าน้ำแข็ง อินโฟกราฟิกด้านล่างเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างน้ำและน้ำแข็งแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างทั้งสองมากขึ้น

สรุป – น้ำ vs น้ำแข็ง

น้ำแข็งเป็นรูปของแข็งของน้ำ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการมีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำ น้ำแข็งจึงก่อตัวด้วยการจัดเรียงปกติของ H₂O โมเลกุลเมื่อเราเย็นลงต่ำกว่า 0^{o ค. ดังนั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างน้ำกับน้ำแข็งก็คือ น้ำไม่มีการจัดเรียงโมเลกุลตามปกติในขณะที่น้ำแข็งมีโครงสร้างผลึกบางอย่าง}