ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และคีโตน MO Memoir : Tuesday 14 December 2553

ดูเหมือนว่าจะเป็นเดือนตุลาคม ๒๕๔๔ ที่เกิดการระเบิดขึ้นที่โรงงานผสมสีแห่งหนึ่ง ณ อ.พานทอง จ.ชลบุรี รายละเอียดความเสียหายและสาเหตุที่เป็นข่าวที่พอจะหาได้จาก google ในปัจจุบันได้แสดงไว้ในข่าวข้างล่าง ๒ ข่าว ยังไงก็ลองอ่านดูก่อนก็แล้วกัน

จาก http://www.cabinet.thaigov.go.th/pol44_1106.htm (จากการค้นทาง Google ในวันอาทิตย์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๓)

มติคณะรัฐมนตรีวันที่ ๖ พฤศจิกายน ๒๕๔๔

เรื่อง รายงานสถานการณ์กรณีเหตุระเบิดโรงงานผสมสี จี เอฟ ประเทศไทย จำกัด อ.พานทอง จ.ชลบุรี

คณะรัฐมนตรีมีมติรับทราบรายงานสถานการณ์กรณีเหตุระเบิดโรงงานผสมสี จี เอฟ ประเทศไทย จำกัด อำเภอพานทอง จังหวัดชลบุรี ตามที่กระทรวงมหาดไทยเสนอ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทยและรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงแรงงานและ สวัสดิการสังคม (นางลดาวัลลิ์ วงศ์ศรีวงศ์) เสนอเพิ่มเติมเกี่ยวกับจำนวนผู้เสียชีวิต ๑๖ คน ผู้บาดเจ็บ ๑๘ คน และบ้านเรือนของประชาชนที่ได้รับความเสียหาย ๑๐๖ หลังคาเรือน รวมทั้งแนวทางปฏิบัติในการป้องกันอุบัติภัย และให้กระทรวงที่เกี่ยวข้องดำเนินการตามที่รองนายกรัฐมนตรี (พลเอก ชวลิต ยงใจยุทธ) เสนอ โดยให้หน่วยงานรับไปดำเนินการในส่วนที่เกี่ยวข้อง ตามข้อเสนอของรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทย โดยกระทรวงกลาโหมต้องเข้มงวดการขออนุญาตนำเข้าเก็บรักษาและใช้สารเคมีตามพระ ราชบัญญัติควบคุมยุทธภัณฑ์ พ.ศ. ๒๕๓๐ กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อมต้องควบคุมและลดมลพิษจากสารอันตราย กากของเสีย กระทรวงอุตสาหกรรมเข้มงวดในการขออนุญาตจัดตั้งโรงงาน การควบคุมสารเคมีวัตถุอันตราย และการวางระบบความปลอดภัยและสนับสนุนผู้เชี่ยวชาญทางสารเคมีเข้าไปร่วมในการ ป้องกันและระงับภัยที่เกิดขึ้น และให้รายงานคณะรัฐมนตรีทราบด้วย ทั้งนี้ ให้ตรวจสอบกฎหมายด้วย หากกฎหมายฉบับใดมีช่องโหว่ ให้พิจารณาแก้ไขปรับปรุงให้เหมาะสมด้วย นอกจากนี้ โดยที่กระทรวงแรงงาน ฯ เคยตั้งอาสาสมัครแรงงานในการตรวจสอบสถานประกอบการ ซึ่งการดำเนินงานได้ผลเป็นอย่างดี ขอให้กระทรวงแรงงาน ฯ ได้พิจารณาทบทวนเรื่องนี้ด้วย

จาก http://www.teenet.chula.ac.th/forum/allmsg.asp?ID=565 (จากการค้นทาง Google ในวันอาทิตย์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๓)

เนื้อหา : จากการสรุปรายงานเหตุการณ์ระเบิดของโรงงานผสมสี บริษัท จี เอฟ (ประเทศไทย) จำกัด ของสำนักงานประกันสังคมจังหวัดชลบุรี สรุปว่า เพลิงได้ลุกไห้มโรงงานทั้ง 3โรง และขณะเกิดเหตุมีลูกจ้างมาทำงานทั้งสิ้น 23 คน เป็นลูกจ้างสัญชาติพม่า 1คน สัญชาติไทย 22 คน ในเบื้องต้นมีผู้ประสบเหตุทั้งสิ้น 43 คน ได้รับบาดเจ็บ 23 คน เสียชีวิต 13 คน และสูญหาย 8 คน

รายงานข่าวแจ้งว่า นายสวัสดิ์ ลิขิตประยูรพงศ์ หัวหน้าฝ่ายโรงงานอุตสาหกรรม กรมโรงงานอุตสาหกรรม ได้ทำหนังสือรายงานการตรวจสอบโรงงาน จี เอฟ (ประเทศไทย) จำกัด เมื่อวันที่ 1 พ.ย. 2544 ถึงอธิบดีกรมโรงงานอุตสาหกรรม (นายวิระ มาวิจักขณ์) สรุปผลการตรวจสอบ ว่า บริเวณที่คาดว่าเป็นจุดเกิดเหตุระเบิด ปรากฏหลุมขนาดกว้างประมาณ 10-12 เมตร ลึกประมาณ 4-5 เมตร ในอาคาร 3 ที่ทางโรงงานต่อเติมขึ้นมาใหม่จากเดิมที่ได้รับใบอนุญาต ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 13 ราย บาดเจ็บ 19 ราย

สาเหตุการระเบิดคาดว่า จะเกิดจากการประกอบกิจการผสมสารเคมี 2 ชนิด อันได้แก่ Methyl Ethyl Ketone กับ Hydrogen Peroxide เนื่องจากตรวจพบภาชนะบรรจุสารทั้งสองชนิดแยกจากกันเป็นสัดส่วน ซึ่งจากการสอบถามผู้เชี่ยวชาญ ทราบว่าหากมีการผสมสารทั้งสองชนิดในอัตราส่วนของ Hydrogen Peroxide เกิน 10% โดยน้ำหนักแล้วจะเกิดปฏิกิริยาระเบิดได้ด้วยตนเอง ทั้งนี้ตามปกติสารผสมทั้งสองชนิดมีจำหน่าย แต่กรณีนี้คาดว่าผู้ประกอบการจะดำเนินการผสมเอง โดยใช้คนงานที่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับความปลอดภัยในการใช้สารผสมทั้งสองชนิด ดังกล่าว

ใน Memoir ฉบับวันจันทร์ที่ ๒๐ กันยายน ๒๕๕๓ (ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๐๕) เรื่อง "เมื่อขวดทิ้งสารระเบิด" ผมก็ได้เล่าเรื่องและแนบภาพที่เกิดเหตุที่สงสัยกันว่าน่าจะเกิดจากการผสมกันระหว่าง H₂O₂ กับสารอินทรีย์บางชนิดที่มีการนำไปทิ้งในขวดทิ้ง waste โชคดีที่ครั้งนั้นความเสียหายจำกัดอยู่เพียงแค่สิ่งของเท่านั้น ไม่มีผู้ใดได้รับบาดเจ็บ

ใน Memoir ฉบับวันพุธที่ ๒๓ กันยายน ๒๕๕๒ (ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๕๙) เรื่อง "ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์" ผมก็ได้ให้คำจำกัดความของคำว่า "ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์" ที่ต้องทำความเข้าใจกันก่อนว่ามีความหมายอย่างไรก่อนที่จะไปอ่านตำราเคมีอินทรีย์ ซึ่งคำว่า "ถูกออกซิไดซ์ได้" ตามความหมายของเคมีอินทรีย์นั้นจะหมายความว่า "กลายไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีสัดส่วนออกซิเจนในโมเลกุลสูงขึ้น (เช่นจากอัลดีไฮด์ไปเป็นกรดคาร์บอกซิลก) หรือมีสัดส่วนไฮโดรเจนในโมเลกุลลดลง (เช่นจากแอลกอฮอล์ไปเป็นอัลดีไฮด์หรือคีโตน) โดยที่ "จำนวนอะตอมคาร์บอนในผลิตภัณฑ์ที่ได้ยังคงเท่าเดิม" (ไม่มีการตัดโมเลกุลสารตั้งต้นออกเป็นโมเลกุลที่เล็กลง)

เวลาที่เราเรียนเคมีอินทรีย์นั้น เราได้เรียนกันว่า primary alcohol ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น aldehyde secondary alcohol ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น ketone และ primary alcohol ไม่ถูกออกซิไดซ์ aldehye ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น carboxylic acid แต่ ketone ไม่ถูกออกซิไดซ์ ฯลฯ แต่ก็มีปฏิกิริยาอีกประเภทหนึ่งที่จัดว่าเป็นปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ แต่ไม่ (หรือแทบไม่) ปรากฏอยู่ในตำราเคมีอินทรีย์เลยคือปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ไปเป็นสารประกอบ "เปอร์ออกไซด์"

สารประกอบ อีเทอร์ คีโตน และหมู่คาร์บอกซิลนั้นสามารถถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ได้ ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์อีเทอร์ไปเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์มักมีปรากฏในตำราเคมีอินทรีย์ เพราะอีเทอร์สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศกลายเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ที่ไม่เสถียรและระเบิดได้ เรื่องนี้จึงมักปรากฏในเรื่องข้อควรระวังในการใช้และเก็บรักษาอีเทอร์ ส่วนปฏิกิริยาการออกซิไดซ์คีโตนหรือหมู่คาร์บอกซิลไปเป็นคีโตนเปอร์ออกไซด์หรือกรดเปอร์ออกไซด์นั้นมักไม่ถูกกล่าวไว้ในตำราเคมีอินทรีย์ ทั้งนี้อาจเป็นเพราะปฏิกิริยาดังกล่าวไม่ได้มีใช้กันกว้างขวาง หรือในการเกิดปฏิกิริยานั้นต้องมีตัวออกซิไดซ์ตัวหนึ่งเข้ามาร่วมวง ซึ่งตัวออกซิไดซ์ตัวนั้นก็คือ H₂O₂ Memoir ฉบับนี้ก็เลยถือโอกาสแนะนำให้รู้จักกับสารประกอบคีโตนเปอร์ออกไซด์สัก ๒ ตัว โดยตัวแรกเป็นตัวที่คาดว่าทำให้เกิดการระเบิดที่โรงงานตามข่าวข้างต้น ส่วนตัวที่สองยังสงสัยอยู่ว่าจะเกี่ยวข้องกับการระเบิดที่เล่าไว้ใน Memoir ฉบับที่ ๒๐๕ หรือเปล่า

Methyl ethyl ketone peroxide (จาก http://en.wikipedia.org)

ในเว็บของ wikipedia ให้คำอธิบายสาร Methyl ethyl ketone peroxide (MEKP) ไว้แค่ประมาณ ๑๐ บรรทัดเท่านั้น โดยบอกว่าเป็นวัตถุระเบิดแรงสูงเช่นเดียวกันกับ Acetone peroxide ความเร็วในการระเบิดอยู่ที่ประมาณ ๕๒๐๐ เมตรต่อวินาที (ความเร็วเสียงอยู่ที่ประมาณ ๓๓๐ เมตรต่อวินาที) MEKP มีลักษณะเป็นของเหลวคล้ายน้ำมันที่ไม่มีสี สารละลายเจือจางร้อยละ ๓๐-๖๐ ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการพอลิเมอร์ไรซ์พอลิเอสเทอร์เรซิน (แต่ผมคิดว่ามันน่าจะเป็น initiator มากกว่าเป็น catalyst)

รูปที่ ๑ รูปโมเลกุล Methyl Ethyl Ketone peroxide ซึ่งดาวน์โหลดมากจาก http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Methyl-ethyl-ketone-peroxide-2D-skeletal.png แต่ไม่เข้าใจเหมือนกันว่าทำไปพอจะเข้าไปที่หน้านี้ก็พบข้อความว่า "ขออภัยในความไม่สะดวก กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ได้มีคำสั่งให้ระงับการเผยแพร่เว็บไซด์ที่ท่านต้องการเข้าชม เนื่องจากมีรูปภาพ ข้อความ และ เนื้อหาบางส่วนที่ไม่เหมาะสม สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร โทร 0 2141 6950" ทั้ง ๆ ที่ยังสามารถเข้าชมหน้าของ Methyl Ethyl Ketone peroxide ได้ตามปรกติ

Acetone peroxide (จาก http://en.wikipedia.org)

Acetone peroxide เป็นวัตถุระเบิดแรงสูงตัวหนึ่งที่เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่าง acetone กับ H₂O₂ โดยมีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สารนี้ว่องไวต่อความร้อน แรงขัดสี และแรงกระแทก ในเว็บของ wikipedia นั้นได้ให้ข้อมูลของสารนี้เอาไว้ยาวทั้งนี้อาจเป็นเพราะมีการสังเคราะห์ขึ้นและนำไปใช้ในทางที่ผิดกันมาก ตัวอย่างกลไกการสังเคราะห์สารนี้ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป

รูปที่ ๒ ภาพกลไกการเกิด Actone peroxide ที่มีเผยแพร่ใน http://www.sciencemadness.org หัวข้อ Peroxide Water gel โครงสร้างที่เป็น trimer ถูก "เชื่อกันว่า" เป็นโครงสร้างที่เสถียรกว่าโครงสร้างอื่น (แต่อย่าลองเล่นเป็นดีที่สุด)

สารตัวนี้ถูกนำไปใช้เป็นวัตถุระเบิดในการก่อการร้ายหลายครั้ง อาจเป็นเพราะการที่มันสามารถเตรียมได้ง่าย และการที่ไม่มีไนโตรเจนเป็นสารประกอบอยู่ในโมเลกุล ทำให้สามารถผ่านการตรวจของเครื่องตรวจระเบิดที่ใช้หลักการวัดการมีอยู่ของธาตุไนโตรเจนไปได้ (วัตถุระเบิดส่วนใหญ่จะมีไนโตรเจนอยู่ในรูปของหมู่ไนเทรตหรือไนโตร ซึ่งเป็นหมู่ที่จ่ายออกซิเจนให้กับการเผาไหม้)

ผมยกเรื่องนี้มาก็เพราะว่าในแลปเราเคยมีคนทดลองผสม acetone กับ H₂O₂ ในภาวะที่มีกรดร่วมอยู่ด้วย ซึ่งยังคงสงสัยอยู่ว่าจะเกี่ยวพันกับเหตุการณ์ที่เล่าไว้ใน memoir ฉบับที่ ๒๐๕ หรือเปล่า แต่เหตุการณ์ในครั้งนั้นมีแต่แรงดันเพียงอย่างเดียว โดยที่ไม่มีการเกิดเพลิงไหม้แต่อย่างใด (แต่ที่ไม่มีไฟไหม้ก็อาจเป็นเพราะว่าขวดทิ้งสารขวดนั้นบรรจุของเสียที่เป็นสารละลายในน้ำ จึงทำให้ไม่เกิดการลุกไหม้) จึงทำให้ไม่สามารถตัดประเด็นที่ว่า H₂O₂ สลายตัวกลายเป็นแก๊สสะสมอยู่ในขวดที่ปิดฝาแน่น (ตรงนี้ยังคงสงสัยอยู่ว่าขวดนั้นปิดฝาแน่นหรือไม่) เมื่อขวดรับแรงดันไม่ได้ก็เลยระเบิดออก

นอกจากนี้ในการทดลองดังกล่าวก็มีการเติม Fe²⁺ เข้าไปในสารละลาย H₂O₂ ด้วย สารละลาย H₂O₂ ที่มี Fe²⁺ ละลายอยู่มีชื่อว่า Fenton's reagent ในสารละลายนี้ไอออนของเหล็กและ H₂O₂ จะทำปฏิกิริยากันได้ hydroxyl radical (HO·) และ peroxide radical (HOO·) ดังสมการ

Fe²⁺ + H₂O₂ ---> Fe³⁺ + HO· + OH^-

Fe³⁺ + H₂O₂ ---> Fe²⁺ + HOO· + H⁺

อนุมูลอิสระทั้งสองต่างเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงที่สามารถทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ตัวอื่นได้อีก ส่วนจะเกิดอะไรนั้นก็ไม่สามารถบอกได้ เพราะไม่รู้ว่ามีการทิ้งสารอะไรลงไปในขวดนั้นบ้าง

เว็บ wikipedia นั้นรวมรวมความรู้ต่าง ๆ เอาไว้เยอะ แต่เวลาอ่านก็ต้องระวังบ้างเหมือนกัน เพราะข้อมูลในเว็บสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ที่สำคัญคือโดยใครก็ได้ และเราก็ไม่รู้ว่าคนเขียนเนื้อหานั้นเป็นใคร เชื่อถือได้แค่ไหน ดังนั้นถ้าจะนำเอาข้อมูลใด ๆ จากเว็บ wikipedia ไปใช้ก็ควรที่จะตามไปให้ถึงต้นตอของข้อมูลที่ wikipedia ไปคัดลอกมา เพื่อเป็นการยืนยันว่าข้อมูลดังกล่าวมีความถูกต้อง

ส่วนที่ว่าใครเป็นคนทำการทดลองที่มีการผสม acetone กับ H₂O₂ และมีการใช้ Fe²⁺ ด้วยนั้น ลงไปค้นหาวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกในหัวข้อ "Liquid phase hydroxylation of benzene by hydrogen peroxide over V, Fe, Cu on support and reaction-extraction-regeneration system of phenol production" ก็จะรู้เอง