การจัดการเชิงเคมีเกี่ยวกับสมบัติของสารตั้งต้น

สารบางชนิดรอบตัวเรานั้นเป็นของแข็ง และสารบางตัวก็มีความแข็งกว่าสารชนิดอื่น ยังมีสารอีกหลายตัวที่เป็นของเหลว หรือแก๊ส ซึ่งสารบางตัวก็ทำปฏิกิริยากับ สารตัวอื่นได้ง่าย ในขณะที่สารอีกหลายตัวกลับเสถียร ว่าแต่ทำไมถึงเป็นแบบนี้ล่ะ ทำไมสารแต่ละตัวจึงมีคุณสมบัติต่างกัน วิชาเคมีนั้นถือเป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ที่พยายามจะตอบคำถามนี้ และเกือบทุกครั้งที่ต้องเจาะรายละเอียด เพื่อหาคำตอบที่อยู่ลึกมากๆ เราต้องการดูอะตอมที่อยู่ในสาร นี่คืออะตอมของเหล็ก และมันจะเรียงตัวกันอย่างแน่นหนา ซึ่งทำให้เกิดพันธะที่แข็งแรงตามมา ถ้าเราพยายามทำให้อะตอมของมันเคลื่อนที่ พันธะที่มีจะดึงให้มันกลับมาอยู่ที่เดิม เหล็กเป็นวัสดุที่มีความแข็ง ถ้าเรานำมันไปให้ความร้อน อะตอม ของเหล็กก็จะยิ่งเคลื่อนที่ได้มากขึ้น แต่มันก็จะยังคงอยู่ในที่เดิมของมัน เหล็กนั้นจะอยู่ในสถานะของแข็ง แม้จะอยู่ในอุณหภูมิ หลายร้อยองศาเซลเซียส เราต้องใช้อุณหภูมิที่สูงนับพันองศา ในการทำให้อะตอมของเหล็ก เคลื่อนที่ออกจากจุดที่มันอยู่ เพื่อจะทำให้เหล็กนั้นหลอมละลาย ซึ่งถ้าเทียบกับสารตัวนี้ อะตอมของคาร์บอนและอะตอม ของไฮโดรเจนที่เป็นโซ่สายยาว สารที่เรากำลังเห็นอยู่นี้จัดเป็น พลาสติกประเภทหนึ่ง เหมือนกับที่เอาไปทำลูกบอลชายหาดไง แต่ละสายโซ่ของอะตอม หรือแต่ละโมเลกุลในนั้น จะถูกดึงให้อยู่ด้วยกัน เพราะพันธะที่แข็งแรง แต่โมเลกุลของมันกลับไม่ได้ ยึดโยงกันอย่างแน่นหนานัก มันสามารถเคลื่อนตัวไปหา อะตอมตัวอื่นได้เหมือนกัน วัสดุที่เป็นพลาสติกจะเปลี่ยน รูปทรงได้ เพราะมันมีความนุ่ม มันจะอยู่ในสถานะของแข็ง ที่อุณหภูมิห้อง แต่ถ้าเราให้ความร้อนมันสักนิด ในปริมาณที่เพียงพอ จนทำให้โมเลกุลของมันเคลื่อนที่ไปได้ พลาสติกก็จะละลาย เมื่อพันธะระหว่างโมเลกุลอ่อนแอลง สารนั้นจะกลายเป็นของเหลว ในจุดที่ต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ทีนี้มาดูที่แก๊สกันบ้าง ที่เราเห็นอยู่นี้คือการที่เรานำไฮโดรเจน และออกซิเจนมาผสมกัน ทั้งอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจน จะถูกยึดกันไว้จุดละ 2 โมเลกุล นี่ทำให้พันธะของอะตอมในแต่ละโมเลกุล มีความแข็งแรงมาก แต่ถึงจะเป็นอย่างนั้น พันธะระหว่างโมเลกุล กลับอ่อนแอมากจนแทบไม่มีเหลือ โมเลกุลจึงเคลื่อนที่ไปได้อย่างอิสระ นี่คือสมบัติของสารที่เป็นแก๊ส คุณสมบัติอย่างหนึ่งของ ไฮโดรเจนและออกซิเจน คือพวกมันจะทำปฏิกิริยาต่อกันได้ง่ายมาก ซึ่งเราจะถือมันไวต่อการเกิดปฏิกิริยา เมื่อสารใดก็ตามทำปฏิกิริยาต่อพันธะใน อะตอมของมันเองด้วยวิธีใหม่ๆ สิ่งที่ทำให้ไฮโดรเจนและออกซิเจน ทำปฏิกิริยาต่อกันได้ไว ก็คืออะตอมของสารที่จะก่อให้เกิด โมเลกุลใหม่ขึ้นมาก็คือ น้ำนั่นเอง พลาสติกที่นำไปทำลูกบอลชายหาด ก็เกิดปฏิกิริยาได้ไวเหมือนกัน ถ้ามันได้รับความร้อนที่เพียงพอ อะตอมของมันจะสร้างพันธะใหม่ขึ้น จากอะตอมของออกซิเจนในอากาศ พลาสติกจึงถูกเผาด้วยไฟได้ ในทางตรงข้ามกัน อะตอมที่อยู่ ในหินจะไม่ก่อปฏิกิริยาใดๆ พันธะเดิมที่หินมีอยู่นั้น ถือว่าอิ่มตัวสำหรับมันแล้ว น่าสงสัยมากนะว่าทำไมเหล็กต้องแข็ง ในขณะที่พลาสติกกลับมีความนุ่ม แล้วเรื่องจุดหลอมเหลวของ เหล็กกับหินที่สูงลิบลิ่ว กับจุดหลอมเหลวของพลาสติก กลับต่ำแบบเทียบกันไม่ติด ไหนจะเรื่องสถานะของไฮโดรเจนและออกซิเจน ซึ่งต้องเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง แถมพวกมันยังไวต่อการเกิดปฏิกิริยา ต่อกันได้มากขนาดนั้นอีก นอกจากนี้ แทนที่จะเป็นก้อนหิน แต่ทำไมกลับเป็นลูกบอลชายหาด ที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ เมื่อได้รับความร้อนเข้าไป ทั้งหมดที่สงสัยนี่ก็ไปสัมพันธ์กับ ลักษณะของอะตอมในสารต่างๆ ที่ยึดโยงเข้าไว้ด้วยกันนั่นแหละ นี่เป็นเรื่องของพันธะที่อยู่ระหว่างอะตอม และความแข็งแรงของพันธะพวกนั้น จนส่งผลต่อคุณสมบัติต่างๆของสาร ซึ่งเรื่องราวที่สำคัญพวกนี้ก็คือ เรื่องของคุณสมบัติของสาร และการเกิดปฏิกิริยากับสารตัวอื่น ที่เชื่อมโยงกับวิชาเคมีโดยตรงนี่แหละ