ทำไมน้ำกระด้างจึงมีฟอง MO Memoir : Tuesday 19 June 2555

ตอนที่พาลูกเข้าโรงเรียนอนุบาลนั้น ทางครูโรงเรียนอนุบาลก็อธิบายให้ทราบก่อนว่าที่โรงเรียนแห่งนี้จะไม่เน้นหนักในด้านวิชาการ แต่จะเน้นหนักในด้านการพัฒนาการ ไม่ว่าจะเป็นด้านร่างกาย (การพัฒนากล้ามเนื้อมัดเล็ก กล้ามเนื้อมัดใหญ่) ด้านสมอง (ให้รู้จักคิด สังเกต และสร้างสรร) จะใช้วิธีการให้เด็กสนุกสนานไปกับการเรียน เห็นการเรียนเป็นการเล่นสนุก

ผลที่ออกมาก็คือพอจบอนุบาลเข้าเรียนประถม ๑ ลูกผมยังอ่านหนังสือได้เป็นคำ ๆ ได้แต่คำง่าย ๆ ผลการทดสอบด้านคณิตศาสตร์และภาษาไทยออกมาต่ำกว่าค่าเฉลี่ยของเด็กที่เข้าเรียนรุ่นเดียวกัน มีแต่คะแนนความพร้อมเท่านั้นที่อยู่ในเกณฑ์สูง ในขณะที่เด็กที่เรียนอนุบาลมาจากโรงเรียนที่เน้นด้านวิชาการสามารถอ่านหนังสือเป็นเล่มได้ แต่ทางครูประจำชั้นบอกว่าไม่ต้องกังวล เดี๋ยวก็ไล่ทันเอง และพอขึ้นภาคการศึกษาที่ ๒ ลูกผมก็สามารถอ่านหนังสือไล่ทันเด็กรุ่นเดียวกันที่อ่านได้ตั้งแต่เรียนอนุบาล

แต่ในวิชาศิลปลูกผมไปได้สบาย ไม่ว่าจะเป็นการวาดหรือการประดิษฐ์สิ่งของ บังเอิญมีโอกาสได้คุยกับผู้ปกครองรายหนึ่งที่ส่งลูกเรียนโรงเรียนอนุบาลที่เน้นด้านวิชาการ เขาบ่นให้ฟังว่าลูกเขามีปัญหาเรื่องวิชาศิลป เรียกว่าทำออกมาไม่ได้เรื่องจนทางบ้านต้องส่งไปเรียนพิเศษ

ตรงนี้ผมคิดเอาเองนะว่าคงเป็นเพราะว่าลูกของเขาเรียนมาโดยเน้นไปที่การอ่าน หรือการคิดเลข ไม่ได้ฝึกให้ใช้กล้ามเนื้อ โดยเฉพาะมือ ในการทำงานต่าง ๆ ผลที่ออกมาคือพอต้องทำงานประดิษฐ์ที่ต้องการความปราณีต ก็เลยมีปัญหา

รูปที่ ๑ (ซ้าย) การบีบลูกยางที่เห็นนิสิตส่วนใหญ่ทำกัน คือใช้นิ้วก้อย นิ้วนาง นิ้วกลางและนิ้วชี้ บีบลูกยาง แต่วิธีที่พวกผมเรียนกันมาและพบว่าควบคุมการปล่อยอากาศได้ดีกว่าคือการใช้นิ้วโป้งบีบและค่อย ๆ ปล่อย (ขวา)

ที่ยกเรื่องดังกล่าวมาเล่าก็เพราะสังเกตมาหลายปีแล้ว พบว่าเวลาใช้ปิเปตนั้นนิสิตส่วนใหญ่จะนิยมใช้อุ้งมือกับนิ้วมืออีกสี่นิ้ว (คือไม่ใช่นิ้วหัวแม่มือ) ในการบีบลูกยางและควบคุมการปล่อยอากาศ และจะใช้นิ้วหัวแม่มืออุดรูด้านบนเมื่อถอนลูกยางออกไป

แต่ก่อนผมเรียนทำแลปเคมี อาจารย์ก็จะสอนให้ใช้นิ้วหัวแม่มือบีบลูกยาง และใช้นิ้วชี้อุดรูด้านบนของปิเปต ทั้งนี้ก็เพราะเราสามารถควบคุมการปล่อยลมด้วยนิ้วหัวแม่มือเพียงนิ้วเดียวได้ดีกว่าการใช้อุ้งมือและนิ้วอีกสี่นิ้ว แต่ในการเปิดรูด้านบนของปิเปตเพื่อปรับระดับของเหลวในปิเปตนั้น การใช้นิ้วชี้จะทำได้ดีกว่าเพราะให้ความรู้สึกสัมผัสที่ดีกว่านิ้วหัวแม่มือ จะสามารถควบคุมการปรับระดับของเหลวได้ดีกว่า

แต่พอแนะนำให้นิสิตทำตามเขาตอบกลับมาว่าทำแบบที่ผมแนะนำนั้นเขาไม่ถนัด เขาถนัดที่จะทำตามแบบเดิมของเขามากกว่า ซึ่งผมไม่รู้ว่าเขาไม่ถนัดจริง ๆ หรือเป็นข้ออ้างที่จะทำตามความเคยชิน

สัปดาห์นี้เป็นการทดลองเรื่องการไทเทรตวัดความกระด้างของน้ำและการไทเทรตกรดกำมะถัน โดยเริ่มการเรียนครั้งแรกเมื่อวาน

การหาความกระด้างของน้ำนั้นจะทำการไทเทรตโดยการใช้สารละลาย Ethylene diamine tetra acetic acid หรือที่เรียกย่อ ๆ กันว่า EDTA การทดลองนี้เปรียบเสมือนการไทเทรตกรด-เบส โดยไอออนบวกของโลหะทำหน้าที่เสมือนเป็น Lewis acid (รับคู่อิเล็กตรอน) และโมเลกุล EDTA ทำหน้าที่เสมือนเป็น Lewis base (จ่ายคู่อิเล็กตรอน ที่มีอยู่ ณ ตำแหน่งหมู่ amine (อะตอมไนโตรเจน) และหมู่คาร์บอกซิล)

ก่อนการทดลองนั้นนิสิตจะต้องทำการไทเทรตหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย EDTA ก่อน โดยต้องเตรียมสารละลายมาตรฐานปฐมภูมิ CaCO₃ การเตรียมสารละลายมาตรฐาน CaCO₃ ทำได้โดยการชั่ง CaCO₃ ให้ทราบน้ำหนักที่แน่นอน จากนั้นทำการละลายด้วยสารละลายกรด HCl ( CaCO₃ ละลายน้ำยาก ต้องใช้กรด HCl ช่วยก่อน) แล้วจึงใช้น้ำกลั่นปรับให้ได้ปริมาตรที่ต้องการ

อันที่จริงผมเคยเขียนเรื่องการเตรียมสารละลายด้วยขวดวัดปริมาตรไว้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๐๒ วันอาทิตย์ที่ ๑๗ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "การเตรียมสารละลายด้วยขวดวัดปริมาตร" แต่บังเอิญไม่ได้เอามาเป็นรายการให้พวกเขาดาวน์โหลด ก็เลยคิดว่าคงไม่มีใครเข้าไปอ่าน และก็ไม่รู้เหมือนกันว่าจะแวะมาอ่านบทความนี้กันหรือเปล่า จะได้รู้ว่าวิธีการที่ถูกเหมาะสมนั้นควรทำอย่างไร

ในการทดลองเมื่อวานผมยืนดูนิสิตกลุ่มหนึ่งกำลังพยายามปรับปริมาตรน้ำในขวดวัดปริมาตรเพื่อเตรียมสารละลาย CaCO₃ เข้มข้น 0.01 mol/l โดยใช้ "น้ำกลั่น" ที่บีบจาก "ขวดน้ำกลั่น" เติมลงไปในขวดวัดปริมาตร ผมยืนดูเขาอยู่เงียบ ๆ แล้วเขาก็หันมาถามผมว่า ทำไมน้ำกระด้างจึงมีฟองเยอะจัง

ผมก็ไม่ว่าอะไร ปล่อยให้เขาทำการเติม "น้ำกลั่น" ต่อไป และก็ถ่ายรูปการเติม "น้ำกลั่น" ของเขามาให้ดูกัน (รูปที่ ๒ ซ้าย)

พอถ่ายรูปเสร็จผมก็บอกเขาว่า มันจะไม่มีฟองได้อย่างไร ก็ในเมื่อน้ำที่คุณเติมลงไปในขวดวัดปริมาตรนั้นมัน "ไม่ใช่ น้ำกลั่น" แต่เป็น "น้ำยาล้างจาน"

เหตุการณ์นี้ไม่ใช่ครั้งแรกที่เกิด ก่อนหน้านั้นหลายปีแล้วเกิดในระหว่างการทดลองการไทเทรตกรด-เบส ระหว่างที่เดินตรวจความเรียบร้อยในการทำการทดลองของนิสิตนั้น ก็สังเกตุเห็นว่าทำไมตัวอย่างในฟลาสค์ของนิสิตกลุ่มหนึ่งนั้นมีฟองเยอะจัง พอยืนดูอยู่สักพักก็เข้าใจ เพราะนิสิตคนที่กำลังทำการทดลองอยู่นั้นหยิบเอาขวดน้ำยาล้างจานมาฉีดชะสารที่หยดลงมาจากบิวเรต

รูปที่ ๒ (ซ้าย) ขณะที่นิสิตกลุ่มหนึ่งพยายามเติม "น้ำกลั่น" เพื่อปรับปริมาตรในขวดวัดปริมาตร (ขวา) ขวดซ้ายคือขวดน้ำยาล้างจาน ส่วนขวดขวาคือขวดน้ำกลั่น

สาเหตุที่ทำให้นิสิตทำผิดพลาดส่วนหนึ่งก็เป็นความผิดของห้องแลปเอง ตอนนั้นมีการนำขวดน้ำกลั่นเก่า ๆ มาใช้บรรจุน้ำยาล้างจาน (เราซื้อมาเป็นถังใหญ่ แล้วนำมาเจือจางด้วยน้ำและบรรจุในขวดน้ำกลั่นเก่า ๆ วางไว้ตามอ่างล้างเครื่องแก้วต่าง ๆ) ตอนนั้นยังไม่ได้ทำการตัดเอาสายยางที่จุ่มลงไปยังก้นขวดและที่โผล่ยื่นออกมาจากปากขวดทิ้งไป หลังเหตุการณ์ดังกล่าวจึงได้ทำการตัดสายยางที่จุ่มลงไปยังก้นขวดและที่โผล่ยื่นออกมาจากปากขวดออกไป ก็กลายเป็นขวดสีเก่า ๆ ที่แสดงในรูปที่ ๒ (ขวา)

หลังจากนั้นก็ไม่มีเหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นอีก (หรือผมไม่ทันสังเกตเห็นก็ไม่รู้) จนกระทั่งเมื่อวานนี้ อันที่จริงถ้าเขาสังเกตสักนิดก็จะเห็นว่าของเหลวที่อยู่ในขวดนั้นมันมีฟองแต่ต้นแล้ว และการใช้ขวดดังกล่าวก็ต้องใช้วิธีคว่ำขวดลง ไม่สามารถบีบให้ของเหลวในขวดไหลออกมาในขณะทีขวดวางตั้งอยู่ได้

วันพรุ่งนี้คงต้องคอยลุ้นต่อว่าจะได้เห็นอะไรแปลก ๆ อีกไหม :)