สรุปคำถาม-ตอบการสอบวันพุธที่ ๒๑ เมษายน ๒๕๕๓ MO Memoir : Wednesday 21 April 2553

ในการสอบเมื่อช่วงเช้า (๘.๐๐ - ๙.๒๐ น) ที่ผ่านมานั้น มีเรื่องที่ต้องนำมาเป็นบทเรียนสำหรับคนที่ยังไม่ได้สอบและคนที่ต้องสอบต่อไป แต่คงไม่ได้เป็นเรื่องที่ต้องแก้ไขของคนที่สอบไปแล้ว เพราะถ้ามีการแก้ไขก็แสดงว่าต้องทำการสอบใหม่

การสอบนั้นไม่ใช่การนั่นหลังจอคอมพิวเตอร์แล้วก็พูดไปเรื่อย ๆ (ไม่รู้ว่าเป็นการอ่านบทพูดอยู่หลังจอคอมหรือเปล่า) แล้วปล่อยให้คนฟังนั่งมองหาเอาเองว่ากำลังพูดถึงอะไร ณ ตำแหน่งไหนบนจอ งานนี้เล่นเอากรรมการที่เป็นอาจารย์ผู้สอนวิชาสัมมนาถึงกับส่ายหน้า ส่วนผมเองก็บอกกรรมการท่านอื่นว่าถ้านำเสนอแบบนี้ก็ทำการสอบกันทางโทรศัพท์ก็ได้ เรียกประชุมสายแล้วอ่านบทให้กรรมการฟังพร้อมกับพลิกดูรูปต่าง ๆ ในวิทยานิพนธ์ตามไปด้วย

การนำเสนอไม่ได้หมายความว่าคุณต้องนั่งประจำที่แล้วพูดอย่างเดียว คุณมีสิทธิที่จะชี้ให้เห็นประเด็นสำคัญที่คุณกำลังกล่าวอยู่บนภาพที่ฉายอยู่บนจอนั้น การชี้อาจจะใช้อุปกรณ์ช่วยต่าง ๆ หรือเดินมาชี้เองด้วยมือตัวเองก็ได้ (ขึ้นกับสถานที่)

นอกจากนี้ผู้นำเสนอไม่ควรพูดเร็ว เพราะคนฟังจะฟังไม่ทัน และเมื่อกล่าวถึงรูปภาพที่มีข้อมูลในรูปหนึ่งมาก การพูดเร็ว ๆ จะทำให้ผู้ฟังรับฟังไม่ทัน จับใจความไม่ได้ว่าที่พูดนั้นต้องการกล่าวถึงอะไรในรูปนั้น

ที่นี้ก็มาถึงเรื่องของคำถาม-ตอบบ้าง (ไม่ได้เรียงตามลำดับที่มีการถามกันในห้องสอบนะ) ผมเลือกมาเฉพาะเรื่องที่เห็นว่าสำคัญเท่านั้น

คำถามที่ ๑ ตำแหน่งที่เป็น active site

ในขณะนี้เราพบว่า Ti⁴⁺ นั้นทำให้เกิดได้ทั้งครีซอลและเบนซาลดีไฮด์ ในขณะที่ Al³⁺ จะทำให้เกิดเบนซาลดีไฮด์ได้ดี (แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าไม่ทำให้เกิดครีซอล)

การที่ไปตอบคำถามว่า Ti⁴⁺ นั้นทำให้เกิด "เฉพาะ" ครีซอล ในขณะที่ Al³⁺ ทำให้เกิด "เฉพาะ" เบนซาลดีไฮด์ ก็เลยทำให้เกิดคำถามตามมาว่า แล้วถ้าเปลี่ยนไปใช้ aluminosilicate (ตัวที่มี Al³⁺ เข้าไปแทนที่ Si⁴⁺ ในโครงสร้าง MFI) จะเกิดอะไรขึ้น

คำถามที่ ๒ ทำไมการเพิ่มอุณหภูมิทำให้การเกิดปฏิกิริยาลดลง

ในกรณีของเรานั้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับค่าคงที่ของการเกิดปฏิกิริยา (ซึ่งเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ) และผลคูณของค่าความเข้มข้นของ H₂O₂ และโทลูอีนที่อยู่บนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา

ในกรณีของเรานั้นในช่วงแรกพื้นผิวจะเต็มไปด้วย H₂O₂ โดยมีโทลูอีนอยู่น้อยมาก ดังนั้นผลคูณค่าความเข้มข้นจึงมีค่าน้อย เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้โทลูอีนละลายน้ำได้มากขึ้น ความเข้มข้นของโทลูอีนพบพื้นผิวจะเพิ่มขึ้น แต่จะทำให้ความเข้มข้นของ H₂O₂ ลดลง แต่ในช่วงแรกอาจทำให้ผลคูณค่าความเข้มข้นสูงมากขึ้น แต่ถ้ามีโทลูอีนมากเกินไป ความเข้มข้นของ H₂O₂ จะลดลงต่ำมาก ผลคูณค่าความเข้มข้นก็จะลดต่ำลงไปอีก

เหมือนกับค่าผลคูณของ x(1-x) เมื่อ x มีค่าจาก 0 ถึง 1 (โดย x คือสัดส่วนของพื้นผิวที่มี H₂O₂ เกาะ และ (1-x) คือสัดส่วนของพื้นผิวที่มีโทลูอีนเกาะ) คุณจะพบว่าค่าผลคูณดังกล่าวจะมีค่ามากที่สุดเมื่อ x เท่ากับ 0.5 ถ้า x มีค่าน้อยหรือมากกว่า 0.5 จะทำให้ค่าผลคูณลดต่ำลง

คำถามที่ ๓ การเกิด cresol ร่วมด้วยนั้นดีหรือไม่ดี/สรุปว่าภาวะการทำปฏิกิริยาที่ดีที่สุดคือภาวะไหน/

การเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาควรเลือกตัวไหน

เรื่องนี้ดูเหมือนว่าจะเป็น ๓ คำถาม แต่อันที่จริงแล้วมันมีคำตอบเดียวกันคือ "คุณต้องการอะไร"

ถ้าต้องการเบนซาลดีไฮด์อย่างเดียว ตัวเร่งปฏิกิริยา/ภาวะการทำปฏิกิริยา ก็ควรเลือกให้มีค่าการเลือกเกิด (selectivity) ของเบนซาลดีไฮด์มากที่สุด โดยเกิดครีซอลน้อยที่สุดหรือไม่เกิดเลย แต่ตัวเร่งปฏิกิริยา/ภาวะการทำปฏิกิริยาดังกล่าวอาจไม่ใช่จุดที่ให้ค่า conversion สูงสุดก็ได้

แต่ถ้าคิดว่าต้องการผลิตครีซอลร่วมด้วย เราก็อาจจะดูตัวที่ให้ค่า conversion ดีที่สุด (มองในแง่ที่ว่ามีผลิตภัณฑ์ ๓ ตัวเกิดขึ้นพร้อมกัน) แต่ก็ต้องไปพิจารณาค่าใช้จ่ายในการแยกสารด้วย

คำถามนี้ไม่มีคำตอบตายตัว เหมือนกับอยู่ดี ๆ มีคนมาถามคุณว่าเข้าจะซื้อรถอะไรดี โดยมีตัวเลือกคือ รถยนต์ มอเตอร์ไซค์ รถตู้ รถขับเคลื่อนสี่ล้อม รถบรรทุก ซึ่งคุณจะตอบคำถามเขาได้ก็ต่อเมื่อคุณต้องทราบก่อนว่าเขาจะนำรถไปใช้งานในสภาพแวดล้อมอย่างใด

กรณีของคำถามชุดนี้ก็เหมือนกับตอนที่เรียนวิชา plant design ที่ต้องพิจารณาก่อนว่าตลาดมีความต้องการอย่างไร แล้วเลือกกระบวนการผลิตให้เหมาะสมกับความต้องการของตลาด

คำถามที่ ๔ มีใครเคยศึกษาความเกี่ยวข้องระหว่างความเป็นกรดกับการเกิดปฏิกิริยาหรือไม่

คำตอบที่ว่า "ที่ผ่านมานั้นพบว่า ..." คำตอบนี้ใช้ได้ก็ต่อเมื่อมีผู้อื่นเคยศึกษาเอาไว้ก่อนหน้า และมีการอ้างอิงที่ชัดเจน แต่ถ้าไม่มีใครเคยทำมาก่อน คุณก็ตอบได้เลยว่า "ไม่เคยมีใครศึกษามาก่อน" งานของคุณเป็นงานแรกที่พบ ซึ่งถ้าหากต้องการทราบรายละเอียดก็ควรจะเป็นหัวข้อสำหรับการศึกษาในเชิงลึกต่อไป

ที่ผมแปลกใจคือในบางเรื่องนั้นเรื่องที่นำเสนอนั้นเป็นเรื่องแรกที่มีการศึกษา แต่ผู้สอบตอบคำถามในทำนองว่าเรื่องนี้มีคนเคยรายงานไว้ แต่จะว่าไปแล้วรายงานนั้นเป็นเรื่องที่คล้าย ๆ กัน หรือมีความแตกต่างกันอยู่ ดังนั้นคำตอบของคำถามควรจะเป็นในทำนองที่ว่า "เรื่องที่เหมือนกันเลยนั้นไม่มี มีแต่เรื่องที่คล้ายกันอยู่บ้าง"

คำถามที่ ๕ ผลิตภัณฑ์ที่ปนกันอยู่แยกออกจากกันได้ยากหรือไม่/มีต้นทุนในการแยกสูงหรือต่ำ

จะว่าไปแล้วคำถามนี้มันไม่เกี่ยวกับงานวิจัยโดยตรง แต่เป็นคำถามที่ทดสอบความรู้ของผู้สอบว่ามองภาพงานของตัวเองไปได้ไกลแค่ไหน คือสามารถมองได้หรือเปล่าว่างานตัวนี้ถ้าหากมีคนสนใจจะเอาไปใช้ผลิตจริงในระดับอุตสาหกรรม จะต้องพิจารณาอะไรเพิ่มเติมอีกบ้าง

วิธีการแยกสารที่เป็นของเหลวที่ผสมเป็นเนื้อเดียวกันที่ใช้กันมากในอุตสาหกรรมคือการกลั่น ซึ่งสามารถบอกให้ทราบคร่าว ๆ ได้ว่าการแยกนั้นจะยากหรือง่ายโดยดูความแตกต่างของจุดเดือด อีกวิธีหนึ่งที่ตรงข้ามกันคือใช้การตกผลึก ซึ่งอาศัยการที่สารแต่ละตัวมีจุดเยือกแข็งที่แตกต่างกัน ส่วนการสกัดด้วยตัวทำละลายนั้นจะให้ผลดีก็ต่อเมื่อความสามารถในการละลายของสารแต่ละตัวต่างกันมากเมื่อใช้ตัวทำละลายต่างกัน

อนึ่งในบางคำถามนั้นมันไม่มีคำตอบจริง ๆ (แม้แต่ผมเองก็ยังไม่รู้) คุณก็ควรบอกไปตรง ๆ เลยว่าไม่มีคำตอบหรือปรากฏการณ์นี้ขณะนี้ยังไม่มีคำอธิบาย ถ้ามีใครสนใจก็น่าจะศึกษาเชิงลึกต่อไป แต่จะตอบด้วยคำพูดนี้ได้นั้นคุณต้องมีความรู้เพียงพอและได้ศึกษาหาคำอธิบายมามากจนสุดปัญญาของคุณแล้ว ไม่ใช่ว่าตอบไปแล้วกรรมการกลับเฉลยคำตอบให้ฟัง

หวังว่าคงช่วยคนที่กำลังจะสอบในวันศุกร์นี้ได้บ้าง ไม่มากก็น้อย