น้ำแข็ง

น้ำแข็ง

น้ำแข็ง เป็นชื่อเรียกของสภาวะของแข็งของน้ำซึ่งมักอยู่ในรูปของผลึกของน้ำ ซึ่งโดยปกติจะมีลักษณะใสหรือมีสีฟ้าขาวใสปนอยู่ด้วย ขึ้นอยู่กับการมีสิ่งเจือปนในน้ำแข็งนั้น โดยสภาวะปกติน้ำแข็งจะเกิดขึ้นเมื่อน้ำในรูปของเหลวมีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส (32 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 273.15 เคลวิน) ที่ความดันปกติ และสามารถแข็งตัวจากสถานะก๊าซโดยไม่ผ่านสถานะของเหลวเลยก็ได้ เช่น ปรากฏการณ์น้ำค้างแข็งหรือแม่คะนิ้ง

น้ำแข็งในธรรมชาติอยู่ในแหล่งต่างๆ เช่น เกล็ดหิมะ ลูกเห็บ น้ำแข็งย้อย ธารน้ำแข็ง ภูเขาน้ำแข็งและน้ำแข็งขั้วโลก ซึ่งน้ำแข็งเป็นส่วนสำคัญของสมดุลภูมิอากาศของโลก โดยเฉพาะวัฏจักรของน้ำ นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของวัฒนธรรมต่างๆ อีกด้วย ตั้งแต่ การใส่น้ำแข็งในน้ำดื่ม กีฬาฤดูหนาว จนไปถึงประติมากรรมน้ำแข็ง

เกล็ดหิมะ

ลูกเห็บ

น้ำแข็งย้อย

ธารน้ำแข็ง

ภูเขาน้ำแข็ง

น้ำแข็งขั้วโลก

คุณลักษณะ

ในฐานะเป็นธรรมชาติที่เกิดขึ้นเป็นผลึกอนินทรีย์ที่เป็นของแข็งที่มีโครงสร้างเป็นระเบียบ, น้ำแข็งถือเป็นแร่ ชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยโครงสร้างผลึกซึ่งปกติขึ้นอยู่กับโมเลกุลของน้ำซึ่งประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนอะตอมเดียวที่ถูกยึดเหนี่ยวไว้ด้วยพันธะโควาเลนซ์ถึงสองอะตอมไฮโดรเจนหรือ H-O-H อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางกายภาพหลายอย่างของน้ำและน้ำแข็งจะถูกควบคุมโดยการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างอะตอมออกซิเจนและอะตอมไฮโดรเจนที่อยู่ติดกัน มันเป็นพันธะที่อ่อนแอ แต่เป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมโครงสร้างของทั้งน้ำและน้ำแข็ง

คุณสมบัติที่ผิดปกติของน้ำแข็งที่ความดันบรรยากาศที่เป็นของแข็งจะอยู่ที่ประมาณ 9% ที่ความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ความหนาแน่นของน้ำแข็งคือ 0.9167 กรัม ต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร ที่ 0 องศาเซลเซียส ในขณะที่น้ำมีความหนาแน่นที่ 0.9998 กรัม ต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร ที่อุณหภูมิเดียวกัน น้ำเป็นของเหลวที่มีความหนาแน่นมากที่สุดเป็นหลักคือ 1.00 กรัม ต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร, ที่ 4 องศาเซลเซียส และจะกลายเป็นความหนาแน่นน้อยก็ต่อเมื่อโมเลกุลของน้ำเริ่มกลายเป็นผลึกรูปทรงหกเหลี่ยม ของน้ำแข็งเมื่อถึงจุดเยือกแข็ง ทั้งนี้เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนมีอำนาจเหนือกว่าแรงระหว่างโมเลกุล ซึ่งส่งผลให้มีการบรรจุของโมเลกุลขนาดกะทัดรัดกว่าไว้ในของแข็ง ความหนาแน่นของน้ำแข็งจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยด้วยการลดอุณหภูมิลงและมีค่า 0.9340 กรัม ต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร ที่ -180 องศาเซลเซียส (93 เคลวิน)