สารธรรมดาๆ ที่แสนประหลาด..บอลสเต็ป

น้ำ เป็นสิ่งที่แปลกประหลาดอย่างยิ่ง!
แต่คนส่วนใหญ่กลับไม่ค่อยรู้สึกถึง ความ "พิเศษ" ของน้ำเท่าใดนักบอลสเต็ป

อาจเป็นเพราะวิถีชีวิตของเราเกี่ยวข้องกับน้ำมาโดยตลอด  เราดื่มน้ำ ใช้น้ำ สัมผัสอยู่กับน้ำทุกวัน  (ช่วงนี้อาจจะได้สัมผัสมากหน่อย)
เราจึงเห็นน้ำเป็นของธรรมดาที่พบเห็นได้ทั่วไปและไม่ตระหนักถึงความสำคัญมันมากนัก  จวบจนเมื่อภัยแล้งหรืออุทกภัยมาเยือน
                           

สำหรับนักวิทยาศาสตร์ น้ำเป็นสารเคมีที่แสนประหลาดบอลสเต็ป
สารเคมีที่มีสูตรว่า H2O อันแสนเรียบง่ายนี้ กลับมีคุณสมบัติที่น่าพิศวงมากมาย

คุณสมบัติบางอย่างเราพบเห็นอยู่บ่อยๆ แต่ไม่ค่อยทราบว่านั่นเป็นคุณสมบัติที่พบเห็นได้ยากยิ่ง ตัวอย่างเช่น

           น้ำ ปรากฏอยู่ในธรรมชาติพร้อมกันทั้ง 3 สถานะ แม้ดูเป็นเรื่องธรรมดาที่เราสามารถพบน้ำที่เป็นเหลว น้ำแข็ง และไอน้ำได้พร้อมๆ กัน แต่สสารส่วนใหญ่ในโลกมักอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่ง ตามอุณหภูมิและปัจจัยอื่นๆ เช่น เหล็กเป็นของแข็ง ปรอทเป็นของเหลว ออกซิเจนเป็นก๊าซ
มีเพียงน้ำเท่านั้นที่ปรากฏทั้ง 3 สถานะ อยู่ด้วยกันในธรรมชาติ
                   
 
           น้ำ มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงมากเมื่อเทียบกับสารอื่นที่มีองค์ประกอบคล้ายกัน  เราทราบดีว่าจุดหลอมเหลวของน้ำคือ 0 องศาเซลเซียส และจุดเดือดคือ 100 องศาเซลเซียส
          แต่หากลองพิจารณาจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารประกอบไฮโดรเจนกับธาตุอื่นในหมู่เดียวกันจะพบว่า ตามแนวโน้ม สารประกอบในหมู่เดียวกันจะยิ่งน้ำหนักโมเลกุลต่ำจุดหลอมเหลวและจุดเดือดจะยิ่งต่ำ แต่น้ำซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่สุดกลับมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงสุด ขัดกับแนวโน้ม
                             

           น้ำ มีความจุความร้อน (Cp) สูง แม้จะไม่เป็นที่สุดแต่ก็ติดอันดับต้นๆ นั่นหมายถึง น้ำสามารถดูดซับพลังงานความร้อนไว้ได้มาก โดยที่อุณหภูมิเปลี่ยนไปเพียงเล็กน้อย บอลสเต็ป
           สังเกตได้จากเวลาเดินชายหาด ทรายที่โดนแดดส่องอาจร้อนจนแทบเดินเหยียบไปไม่ได้ แต่ในทะเล น้ำยังเย็นสบายอยู่ ทั้งที่ได้รับพลังงานจากแสงแดดพอๆ กัน
นอกจากจะดูดซับความร้อนได้มากแล้วยังถ่ายเทความร้อนได้เร็วด้วย เราสามารถใช้ชามกระดาษใส่น้ำแล้วตั้งไฟต้มจนน้ำเดือดได้ โดยที่ชามกระดาษไม่ไหม้ไฟ ทั้งนี้เพราะน้ำดึงความร้อนจากชามกระดาษไปก่อนที่จะทำให้กระดาษติดไฟ
                          บอลสเต็ป

           น้ำ มีปริมาตรเพิ่มขึ้นเมื่อกลายเป็นของแข็ง สังเกตเห็นได้เวลาแช่ขวดน้ำที่ปิดสนิทในช่องแช่แข็งนานๆ น้ำแข็งจะดันจนทะลักจากขวดหรืออาจดันขวดแตก
การขยายตัวของน้ำแข็งเกิดจากโมเลกุลของน้ำขยับห่างออกจากกันเล็กน้อยเพื่อสร้างผลึกที่เป็นระเบียบ การจัดเรียงผลึกนี้ยังทำให้เกิดโครงสร้างรูปหกเหลี่ยมอันวิจิตรพิสดารของเกล็ดหิมะด้วยบอลสเต็ป