วนรอบจุฬาเมื่อเช้าวันวาน MO Memoir : Sunday 30 July 2560

พอเปลี่ยนโทรศัพท์มือถือเครื่องใหม่ กลัวเครื่องเก่าจะน้อยใจว่าไม่คิดจะใช้มันแล้ว ก็เลยเอามาทำเป็นกล้องติดหน้ารถเสียเลย (ใช้โทรศัพท์ DTAC Joey Fit Selfie 4.5 ตั้งระยะโฟกัสเป็น infinite) เริ่มด้วยการไปโหลดโปรแกรม daily road voyager มาลงในเครื่อง ลบไฟล์อะไรต่อมิอะไรที่ไม่จำเป็นทิ้งไปบ้างเพื่อให้ SD card มีที่ว่างเยอะหน่อย ขั้นตอนนี้ไม่ค่อยมีปัญหาเท่าใด ที่มีปัญหามากกว่าคือจะหาอะไรมาเป็นตัวจับโทรศัพท์ ในใจอยากได้แบบที่ติดหน้าคอนโซลหน้าได้ (ไม่อยากติดกระจกหน้า เพราะมีปัญหาเวลาติดม่านบังแดด) และไม่เกะกะเกินไป แต่กว่าจะได้มาก็เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว หลังลองเล่นฟังก์ชันต่าง ๆ อยู่สักพัก วันนี้ก็เลยถือโอกาสเอาภาพที่ถ่ายเอาไว้ตอนขับรถวนอยู่ภายในมหาวิทยาลัยเมื่อเช้าวันวาน (ไฟล์แรกตอนราว ๆ ๙ โมงเศษ ที่ขับรถจากหน้าประตูใหญ่มายังคณะ ไฟล์ที่สองตอนราว ๆ ก่อนเที่ยงหน่อย ที่ขับออกจากหน้าตึก ๔ ไปยังลานจอดรถใกล้หอพักนิสิต) ภาพต้นฉบับที่บันทึกเอาไว้นั้นเป็นภาพขนาด Full HD ไฟล์ก็เลยมีขนาดใหญ่ (ตั้งให้บันทึกภาพไฟล์ละ ๒๐ นาที) เอามาลง blog หรือส่งอีเมล์ไม่ไหว เลยใช้โปรแกรมตัดต่อและลดคุณภาพภาพลงเหลือปานกลาง ขนาดไฟล์ก็เลยลดลงเหลือประมาณ 10% ของไฟล์เดิม

คลิปวิดิโอนี้ดูวันนี้ก็คงไม่เห็นว่ามันจะมีอะไร คิดว่าถ้าเก็บเอาก่อนแล้วค่อยกลับมาดูใหม่ในอีก ๒๐ ปีข้างหน้าน่าจะดีกว่า ผมไม่ได้แนบไฟล์มาให้ ส่งมาให้แต่ลิงค์เพื่อที่จะได้ไม่เปลืองพื้นที่

ตอนที่ ๑  จากประตูใหญ่ถึงคณะ

ตอนที่ ๒  จากคณะถึงลานจอดรถข้างหอพักนิสิต

ปัจจัยที่ส่งผลต่อค่า flammability limit (๑) MO Memoir : Friday 28 July 2560

เนื้อหาใน Memoir ฉบับนี้เป็นเรื่องต่อเนื่องจาก Memoir ปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๖๙ วันศุกร์ที่ ๒๘ เมษายน ๒๕๖๐ เรื่อง "ผลของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ต่อค่า flammability limits" โดยรูปต่าง ๆ ในฉบับนี้นำมาจากเอกสารที่มีชื่อเรื่องว่า "Flammability characteristics of combustible gases and vapors" โดย Michael G. Zabetakis, U.S. Bureau of Mines, Bulletin 627 ที่ค้นได้ทางอินเทอร์เน็ต เผยแพร่ในปีค.ศ. ๑๙๖๕

รูปที่ ๑ ค่า Flammability limits ของอีเทน + อากาศ + (N₂ หรือ CO₂) ที่ 25ºC ความดันบรรยากาศ

ใน Memoir ฉบับที่ ๑๓๖๙ นั้นได้กล่าวถึงผลของค่าความจุความร้อนของแก๊สเฉื่อยที่ทำให้ช่วง flammability limit ของเชื้อเพลิงนั้นแคบลง และได้นำเอากราฟของสารบางสารมาให้ดูกัน มาคราวนี้บังเอิญไปพบกราฟของสารตัวอื่น ก็เลยขอนำมาเผยแพร่เพิ่มเติม (รูปกราฟจากเอกสารต้นฉบับมีบางกราฟมีความผิดพลาด ที่จะได้กล่าวถึงในรูปนั้น)
 

ในรูปกราฟแต่ละรูปนั้น ค่า flammability limit หรือ explosive limit ของแต่ละสารในอากาศนั้นคือค่าที่ตำแหน่งแกน x เป็นศูนย์ รูปที่ ๑-๕ แสดงผลของแก๊สเฉื่อยที่มีการเพิ่มเติมเข้าไป (นอกเหนือไปจากไนโตรเจนที่มีอยู่ในอากาศแต่แรก) ที่มีต่อช่วง flammability limit โดยรูปที่ ๑-๓ เป็นกรณีของ อีเทน โพรเพน และบิวเทน เมื่อมีการเพิ่มไนโตรเจน (นอกเหนือไปจากที่มีอยู่ในอากาศ) หรือคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไป รูปที่ ๔ และรูปที่ ๕ เป็นกรณีของมีเทนและนอร์มัลเพนเทน ที่มีการผสมแก๊สเฉื่อยหลากหลายชนิด
 

สิ่งหนึ่งที่น่าสนใจคือผลของ CO₂ ที่มีต่อช่วง flammability limit ของมีเทนในรูปที่ ๔ โดยเฉพาะตรงส่วนผสมที่มี CO₂ 18% เพราะแก๊ส CNG เติมรถยนต์ที่ขายในบ้านเรานั้นมี CO₂ ผสมอยู่ 18%

รูปที่ ๒ ค่า Flammability limits ของโพรเพน + อากาศ + (N₂ หรือ CO₂) ที่ 25ºC ความดันบรรยากาศ
  

การทำงานของเครื่องยนต์เบนซิน (หรือดีเซล) นั้น เราใช้เชื้อเพลิงเผาไหม้ให้เกิดความร้อนและแก๊สร้อนที่ขยายไปดันลูกสูบ เชื้อเพลิงที่มีพลังงานความร้อนในตัวสูงกว่าก็จะใช้ปริมาณน้อยกว่าเชื้อเพลิงที่มีพลังงานความร้อนในตัวต่ำกว่า (พูดง่าย ๆ คือในกรณีของเชื้อเพลิงเหลว เทียบกันลิตรต่อลิตร เชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อนสูงกว่าจะวิ่งได้กิโลเมตรต่อลิตรที่มากกว่า) เนื่องจาก CO₂ นั้นมีค่าความจุความร้อนที่สูงกว่าไนโตรเจน ดังนั้นถ้าเรามีส่วนผสมแก๊สสองส่วนผสมที่มีอัตราส่วนผสมระหว่างมีเทนและออกซิเจนเท่ากัน โดยส่วนผสมแรกนั้นแก๊สส่วนที่เหลือคือไนโตรเจน ส่วนส่วนผสมที่สองนั้นแก๊สส่วนที่เหลือคือไนโตรเจนและ CO₂ เมื่อทำการเผาไหม้แก๊สทั้งสองชนิดในปริมาณที่เท่ากัน (คิดเทียบเท่าปริมาณมีเทนที่เผาไหม้เท่ากัน) แก๊สร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีส่วนผสม CO₂ สูงจะมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ทำให้มีการขยายตัวของแก๊สน้อยกว่า หรือถ้าคิดเทียบระยะทางที่รถวิ่งได้ต่อปริมาณมีเทนที่เผาไหม้ แก๊สผสมที่มี CO₂ ผสมอยู่จะให้ระยะทางที่รถวิ่งได้ต่อปริมาณมีเทนที่เผาไหม้นั้นต่ำกว่าแก๊สผสมที่ไม่มี CO₂ ผสมอยู่

รูปที่ ๓ ค่า Flammability limits ของบิวเทน + อากาศ + (N₂ หรือ CO₂) ที่ 25ºC ความดันบรรยากาศ

รูปที่ ๔ ค่า Flammability limits ของมีเทน + อากาศ + แก๊สเฉื่อยชนิดต่าง ๆ ที่ 25ºC ความดันบรรยากาศ

CNG เติมรถยนต์ที่ขายกันอยู่ทั่วไปในบ้านเรานั้นมี CO₂ ผสมอยู่ 18% รถยนต์ที่ใช้ CNG เป็นเชื้อเพลิงจึงมีปัญหาตรงที่ถ้าหากไปลดปริมาณ CO₂ ลงเพื่อให้รถวิ่งได้ระยะทางเพิ่มมากขึ้นต่อปริมาณแก๊สที่เติม ระบบฉีดจ่ายเชื้อเพลิงจะต้องสามารถลดปริมาณแก๊สที่ฉีดเพื่อเป็นการชดเชยค่าพลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงที่สูงขึ้น เพราะถ้าไม่ทำเช่นนี้จะเกิดปัญหาเครื่องยนต์ร้อนจัดจนอาจเกิดความเสียหายได้ ในทางกลับกันเครื่องยนต์ที่ออกแบบมาสำหรับใช้ CNG ที่ไม่มี CO₂ ผสมนั้น ถ้านำเอา CNG ที่มี CO₂ ผสมอยู่ 18% มาใช้โดยไม่มีการฉีดเชื้อเพลิงเพิ่มเพื่อชดเชยค่าพลังงานความร้อนที่ลดลงของเชื้อเพลิง ก็จะทำให้เครื่องยนต์มีกำลังตกลง ปัญหาของรถยนต์ที่ใช้ CNG เป็นเชื้อเพลิงดูเหมือนว่าจะอยู่ตรงที่ระบบจ่ายเชื้อเพลิงนั้นไม่สามารถปรับเปลี่ยนปริมาณการฉีดให้เหมาะสมกับปริมาณ CO₂ ที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงได้ ทำให้เมื่อมีแผนการณ์ที่จะนำเอา CNG ที่มี CO₂ ผสมอยู่น้อยมาชาย จึงต้องแยกขายให้กับกลุ่มที่มีความต้องการเฉพาะ
 

ก๊าชธรรมชาติสำหรับยานยนต์นี้ ชื่อเรียกภาษาอังกฤษและชื่อย่อตามมาตรฐานสากลและตามกฎหมายไทยคือ Compressed Natural Gas หรือ CNG ตัวย่อว่า NGV นั้นตามมาตรฐานสากลหมายถึงรถที่ใช้ CNG เป็นเชื้อเพลิงหรือNatural Gas Vehicle (บริษัทหนึ่งในบ้านเราเอาคำย่อ NGV นี้มาแปลความหมายผิดคือแปลเป็น Natural Gas for Vehicle) ดังนั้นถ้าจะคุยกับคนต่างชาติโดยต้องการสื่อความหมายไปที่ตัวเชื้อเพลิง ก็ต้องใช้คำว่าย่อว่า CNG ห้ามใช้คำว่า NGV เพราะมันเป็นคนละเรื่องกัน

รูปที่ ๕ ค่า Flammability limits ของนอร์มัลเพนเทน + อากาศ + แก๊สเฉื่อยชนิดต่าง ๆ ที่ 25ºC ความดันบรรยากาศ
 

ประกาศกรมธุรกิจพลังงาน เรื่อง กำหนดลักษณะและคุณภาพของก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์ พ.ศ. ๒๕๕๖ ได้แยกก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์ออกเป็นสองชนิด ชนิดแรกนั้นคือชนิดที่มีขายมาแต่ดั้งเดิมที่มี CO₂ ผสมอยู่ 18% ส่วนชนิดที่สองที่ตั้งขึ้นมาใหม่นั้นมี CO₂ ผสมอยู่เพียง 10% (ประกาศปีพ.ศ. ๒๕๕๒ มีเฉพาะชนิดมี CO₂ 18%) เครื่องยนต์รถที่ตั้งเครื่องมาเพื่อใช้กับแก๊สชนิดแรกนั้น ถ้าเปลี่ยนไปใช้แก๊สชนิดที่สองก็มีสิทธิเครื่องพังได้เนื่องจากร้อนจัด (เว้นแต่ว่าจะไปทำการปรับแต่งปริมาณการฉีดเชื้อเพลิงให้ลดต่ำลง) ส่วนเครื่องยนต์รถที่ตั้งมาเพื่อใช้กับแก๊สชนิดที่สองนั้น ถ้าเปลี่ยนไปใช้แก๊สชนิดแรกก็จะมีปัญหาเครื่องยนต์กำลังตก ปัญหานี้เคยเกิดทางภาคอีสานราว ๆ ปี ๒๕๕๐ - ๒๕๕๓ เห็นจะได้ ที่ตอนแรกนั้น CNG ที่ขายอยู่ทางภาคอีสานมี CO₂ น้อยกว่าที่อื่น รถที่ปรกติใช้งานอยู่ในกรุงเทพพอไปเติม CNG ทางภาคอีสานเกิดปัญหาเครื่องยนต์ร้อนจัด ส่วนรถที่ปรกติใช้งานอยู่ทางภาคอีสาน พอมาเติมเชื้อเพลิงแถวกรุงเทพก็เกิดปัญหาเครื่องยนต์กำลังตก ทางผู้จำหน่ายเลยแก้ปัญหาด้วยการเพิ่มปริมาณ CO₂ ให้กับแก๊สที่จำหน่ายทางภาคอีสาน (แต่ไม่ได้ลดราคาให้นะ)

รูปที่ ๖ ค่า flammability limit ของนอร์มัลเฮปเทนเมื่อมีไอน้ำผสม กราฟนี้แสดงผลของอุณหภูมิ จะเห็นว่าอุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้นทำให้ช่วง flammability limit กว้างขึ้น
 

รูปที่ ๖ เป็นตัวอย่างผลของอุณหภูมิที่มีต่อค่า flammability limit ของนอร์มัลเฮปเทน รูปนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ช่วงความกว้างของค่า flammability limit ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย (ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ อุณหภูมิ autoignition temperature ของเฮปเทนอยู่ที่ 200ºC ต้น ๆ เท่านั้น ดังนั้นไม่ต้องแปลกใจว่าทำไปเขาจึงทำการทดลองได้เพียงแค่อุณหภูมิ 200ºC)
 

รูปที่ ๗-๑๑ แสดงผลของความดันต่อค่า flammability limit ของ มีเทน อีเทน และโพรเพน ในระบบ เชื้อเพลิง-ไนโตรเจน-อากาศ หรือ เชื้อเพลิง-คาร์บอนไดออกไซด์-อากาศ ซึ่งจะเห็นว่าที่ความดันสูงขึ้น ช่วงความกว้างของค่า flammability limit ก็จะเพิ่มขึ้นด้วยทำนองเดียวกับกรณีของอุณหภูมิ

รูปที่ ๗ ผลต่อความดันที่มีต่อค่า flammability limit ของแก๊สมีเทน-ไนโตรเจน-อากาศ

ค่า flammability limit ที่มีเผยแพร่กันทั่วไปนั้นมักจะเป็นค่าที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ แต่ก็มีหลายกระบวนการผลิตในงานวิศวกรรมเคมีที่ทำการผสมเชื้อเพลิง (สารอินทรีย์ที่เป็นสารตั้งต้นเช่นไฮโดรคาร์บอนต่าง ๆ) กับอากาศ และให้ทำปฏิกิริยากันที่อุณหภูมิสูงและความดันที่สูงกว่าความดันบรรยากาศ (พวกปฏิกิริยาการออกซิไดซ์แบบเลือกเกิด หรือที่เรียกเป็นภาษาอังกฤษว่า selective oxidation หรือ partial oxidation) และวิธีการพื้นฐานวิธีการแรกในการป้องกันอันตรายจากการระเบิดในขณะทำปฏิกิริยาคือการใช้ส่วนผสมที่อยู่นอกช่วง flammability limit
 

จากรูปที่ ๖-๑๑ จะเห็นว่าที่อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้น ความกว้างของช่วง flammbility limit จะเพิ่มมากขึ้น แต่ด้านที่เพิ่มมากจะเป็นด้านขอบเขตบน (upper limit หรือ upper explosive limit) คือค่าความเข้มข้นสูงสุดของเชื้อเพลิงที่ทำให้เกิดการเผาไหม้ได้เพิ่มขึ้นไปมาก ในขณะที่ด้านขอบเขตล่าง (lower limit หรือ lower explosive limit) จะได้รับผลกระทบน้อยกว่าหรือแทบไม่ได้รับผลกระทบ คือค่าความเข้มข้นต่ำสุดที่ทำให้เกิดการเผาไหมได้แทบจะไม่ได้ลดต่ำลงไปอีก

รูปที่ ๘ ผลต่อความดันที่มีต่อค่า flammability limit ของแก๊สอีเทน-ไนโตรเจน-อากาศ กราฟรูปนี้เอกสารต้นฉบับที่นำบทความเดิมในปี ๑๙๖๕ มาทำใหม่นั้น ไม่ได้ใส่ตัวเลขสเกลทั้งแกน x และ y ให้ แต่เมื่อเทียบรูปในบทความต้นฉบับปี ๑๙๖๕ แต่ละขีดของแกน x และแกน y จะอยู่ห่างกัน 8 หน่วย

แต่ทั้งนี้ไม่ได้หมายความว่าการทำปฏิกิริยาโดยที่ส่วนผสมนั้นอยู่ในช่วง flammability limit จะทำไม่ได้นะ ในปฏิกิริยา gas phase partial oxidation ของหลายกระบวนการใช้การทำปฏิกิริยาโดยที่ส่วนผสมสารตั้งต้นอยู่ในช่วง flammability limit แต่ก็ยังสามารถเดินเครื่องได้อย่างปลอดภัย เพราะมันมีเรื่องของ autoignition temperature หรืออุณหภูมิลุกติดไฟได้เองเข้ามาเกี่ยวข้องอีก 
  

คือการทำปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์มันไม่มีเปลวไฟหรือประกายไฟอยู่แล้ว สิ่งเดียวที่สามารถทำให้ส่วนผสมเกิดการระเบิดได้คือความร้อนที่คายออกมาจากการเกิดปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่นในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา gas phase partial oxidation (ที่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน) นั้นสารตั้งต้นจะมีความเข้มข้นลดต่ำลงในขณะที่ปฏิกิริยากำลังเดินไปข้างหน้า แต่อุณหภูมิของระบบจะเพิ่มสูงขึ้น ถ้าสามารถมั่นใจได้ว่าสามารถออกแบบระบบการทำปฏิกิริยาที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะลดต่ำลงจนอยู่นอกช่วง flammability limit ก่อนที่อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาจะขึ้นสูงถึง autoignition temperature ได้ ก็สามารถทำปฏิกิริยาได้อย่างปลอดภัย
 

เรื่อง flammability limit นี้ยังไม่จบนะ ยังมีต่ออีกตอนหนึ่ง จากนั้นก็จะไปยังเรื่อง autoignition temperature ก่อน แล้วค่อยไปคุยกันเรื่องเหตุการณ์ที่เกิดเมื่อเย็นวันอังคารที่ ๒๕ ที่ผ่านมา

รูปที่ ๙ ผลต่อความดันที่มีต่อค่า flammability limit ของแก๊สอีเทน-คาร์บอนไดออกไซด์-อากาศ รูปนี้บทความที่จัดทำใหม่มีที่ผิดนิดนึงตรงการคำนวณ %air ที่ต้องเป็น %CO₂ ไม่ใช่ %N₂ แต่ในบทความต้นฉบับปี ๑๙๖๕ นั้นระบุไว้ถูกต้องแล้ว

รูปที่ ๑๐ ผลของความดันที่มีต่อค่า flammability limit ของแก๊สโพรเพน-ไนโตรเจน-อากาศ รูปนี้เอกสารที่จัดทำขึ้นใหม่มีที่ผิดนิดนึงตรงลูกศรชี้เส้นความดันบรรยากาศที่ชี้ผิดเส้น รูปนี้ต้นฉบับปี ๑๙๖๕ ก็ผิดที่นี่เช่นกัน

หมายเหตุ : บทความที่เป็นต้นเรื่องของเนื้อหา Memoir ฉบับนี้สามารถดาวน์โหลดได้ฟรีทางอินเทอร์เน็ตด้วยการใช้ใส่ชื่อบทความ "Flammability characteristics of combustible gases and vapors" ลงไปในช่องคำค้นหา จะปรากฏลิงค์เชื่อมโยงไปทั้งบทความต้นฉบับที่พิมพ์เผยแพร่ในปี ค.ศ. ๑๙๖๕ และบทความที่มีการจัดทำขึ้นใหม่ราว ๆ ปีค.ศ. ๑๙๙๙ (ที่ยังเป็นรายงานฉบับร่าง) บทความที่จัดทำขึ้นใหม่ในปีค.ศ. ๑๙๙๙ นี้มีการวาดรูปใหม่ให้ชัดเจนกว่าบทความปี ๑๙๖๕ และรูปที่นำมาลงใน Memoir นี้ก็นำมาจากบทความฉบับหลังนี้ (เพราะรูปมันชัดเจนกว่า) แต่รูปที่วาดขึ้นใหม่ในบทความฉบับหลังนี้มีผิดอยู่บางรูป (รูปที่ ๘ และ ๙ ในที่นี้) เมื่อเทียบกับบทความต้นฉบับปี ค.ศ. ๑๙๖๕

รูปที่ ๑๑ ผลของความดันที่มีต่อค่า flammability limit ของแก๊สโพรเพน-คาร์บอนไดออกไซด์-อากาศ

ความเป็นขั้วบวกของอะตอม C และการทำปฏิกิริยาของอีพิคลอโรไฮดริน (epichlorohydrin) MO Memoir : Wednesday 26 July 2560

Memoir ฉบับนี้เป็นตอนต่อเนื่องจาก ๒ ฉบับก่อนหน้านี้คือ
 

ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๔๐๘ วันพุธที่ ๑๙ กรกฎาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "การทำปฏิกิริยาของโพรพิลีนออกไซด์ (1,2-Propyleneoxide) ตอนที่ ๑" และ

ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๔๐๙ วันพฤหัสบดีที่ ๒๐ กรกฎาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "การทำปฏิกิริยาของโพรพิลีนออกไซด์ (1,2-Propyleneoxide) ตอนที่ ๒"

ต้นเรื่องของบทความชุดนี้มาจากคำถามที่เกิดขึ้นระหว่างการสอบโครงร่างหัวข้อวิทยานิพนธ์นิสิตปริญญาเอก โดยคำถามนั้นเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ Bisphenol A diglycidyl ether ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญตัวหนึ่งของเรซินอีพอกซี ด้วยการทำปฏิกิริยาระหว่างบิสฟีนอลเอ (Bisphenol A) กับอีพิคลอโรไฮดริน (epichlorohydrin) (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ ปฏิกิริยาการเชื่อมต่อโมเลกุลระหว่าง epichlorohydrin กับ bisphenol A สิ่งที่มีการนำเสนอกันทั่วไปคือปฏิกิริยาจะเกิดตาม Route 1 ที่เป็นปฏิกิริยา ๒ ขั้นตอนโดยเริ่มจากอะตอม C ที่ของหมู่อีพอกไซด์เข้าเกาะกับหมู่ -OH ของวงอะโรมาติกก่อน ทำให้อะตอม O ของหมู่อีพอกไซด์กลายเป็นหมู่ -OH ก่อนที่หมู่ -OH นี้จะทำปฏิกิริยากับอะตอม Cl ปิดเป็นวงอีพอกไซด์ที่ปลายโซ่อีกครั้ง คำถามที่เกิดขึ้นก็คือทำไมจึงไม่คิดว่าปฏิกิริยาน่าจะเกิดตาม Route 2 ที่เป็นปฏิกิริยาขั้นตอนเดียวโดยอะตอม C ที่มีอะตอม Cl เกาะอยู่นั้นเป็นตัวที่เข้าเกาะกับหมู่ -OH ของวงอะโรมาติกโดยตรง (ปฏิกิริยาที่มีชื่อว่า Williamson ether synthesis)
 

อีพิคลอโรไฮดรินจะเชื่อมต่อโมเลกุลเข้ากับหมู่ -OH ของบิสฟีนอลเอ ในปฏิกิริยานี้ในสภาวะที่มีเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อะตอม H ของหมู่ -OH จะหลุดออก (หมู่นี้เป็นกรด) กลายเป็น -O^- ที่สามารถจับเข้ากับอะตอม C ที่มีความเป็นขั้วบวกของอีพิคลอโรไฮดริน อะตอม C ของอีพิคลอโรไฮดรินทั้งสามอะตอมนั้นมีความเป็นขั้วบวกที่แตกต่างกัน โดยในส่วนของตัวที่อยู่ในโครงสร้างวงอีพอกไซด์นั้น อะตอม C ตัวที่อยู่ตรงกลางสายโซ่คาร์บอนจะมีความเป็นขั้วบวกน้อยกว่าอีกตัวหนึ่ง ส่วนอะตอม C ของหมู่ -CH₂Cl นั้นก็มีความเป็นขั้วบวกเหมือนกันเพราะมีอะตอม Cl เกาะอยู่ คำถามก็คือดังนั้นปฏิกิริยาควรเกิด (หรือมีโอกาสเกิด) ที่อะตอม C ตัวไหนมากที่สุด
 

พิจารณาจากโครงสร้างโมเลกุลของอีพิคลอโรไฮดรินแล้ว ปฏิกิริยาไม่น่าจะเกิดที่อะตอม C ตัวที่อยู่กลางเนื่องด้วยมันมีความเป็นขั้วบวกที่ต่ำและยังอยู่ในตำแหน่งที่ถูกกีดกันจากหมู่ด้านข้างที่ใหญ่กว่า (steric effec) แถมโมเลกุลบิสฟีนอลเอก็ยังมีขนาดใหญ่ด้วย ดังนั้นจึงเหลืออะตอม C ที่ควรค่าแก่การพิจารณาเพียงแค่สองอะตอมคือตัวที่เกาะอยู่กับอะตอม O และตัวที่อยู่ที่หมู่ -CH₂Cl
 

ถ้าปฏิกิริยาเกิดที่อะตอม C ตัวที่เกาะอยู่กับอะตอม O (Route 1 ในรูปที่ ๑) วงอีพอกไซด์จะเปิดออกกลายเป็นหมู่ -OH และหมู่ -OH นี้จะหลอมรวมกับอะตอม Cl กลายเป็นวงอีพอกไซด์วงใหม่ (ย้ายตำแหน่ง) โดยคายโมเลกุล HCl ออกมา ปฏิกิริยาที่เกิดนั้นเป็นปฏิกิริยาสองขั้นตอน แต่ถ้าเกิดที่อะตอม C ของหมู่ -CH₂Cl โดยอิงกลไกการทำปฏิกิริยาแบบ Williamson ether synthesis (Route 2 ในรูปที่ ๑) ก็จะเป็นปฏิกิริยาขั้นตอนเดียว
 

แต่ดูเหมือนว่าการเกิดปฏิกิริยาตาม Route 1 (ในรูปที่ ๑) นั้นเป็นกลไกที่ยอมรับกันทั่วไป แม้แต่สิทธิบัตรที่เกี่ยวข้อกับการสังเคราะห์ Bisphenol A diglycidyl ether หลายฉบับก็กล่าวถึงการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ฮาโลไฮดรินอีเทอร์ (halohydrin ether) ขึ้นมาก่อนในขั้นตอนแรก จากนั้นจึงค่อยเปลี่ยนโครงสร้างฮาโลไฮดรินนี้ให้กลายเป็นวงอีพอกไซด์ในขั้นตอนที่สอง โดยทั้งสองขั้นตอนต่างใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา แต่การที่ปฏิกิริยาชอบที่จะเกิดที่อะตอม C ของวงอีพอกไซด์ก่อนนั้นคงเป็นเพราะความเป็นขั้วบวกของอะตอม C ตัวนี้ที่สูงกว่า และการเปลี่ยนหมู่ฮาโลไฮดรินให้กลายเป็นวงอีพอกไซด์ (ปฏิกิริยา elimination) นั้นจำเป็นต้องใช้เบสและภาวะการทำปฏิกิริยาที่แรงกว่า (คล้าย ๆ กับปฏิกิริยา dehydration ของเอทานอลด้วยกรดกำมะถัน ซึ่งถ้าใช้อุณหภูมิต่ำจะได้อีเทอร์ (ปฏิกิริยาระหว่างสองโมเลกุล) แต่ถ้าใช้อุณหภูมิสูงจะได้เอทิลีน)

รูปที่ ๒ ค่า dipole mement (หน่วย debye หรือ D) ของสารประกอบอินทรีย์บางตัวที่มีการแทนที่อะตอม H ด้วย Cl

(ก) Formyl chloride เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียร ค่า dipole moment นำมาจากหนังสือ Molecular Spectroscopy โดย R. F. Barrow, D. A. Long, J. Sheridan หน้า ๑๗ รายละเอียดเพิ่มเติมอ่านได้ในรูปที่ ๓

(ข) ค่า dipole moment ของ Propylene oxide และ Epichlorohydrin นำมาจากเว็บ http://microkat.gr (ใช้ google ค้นหาโดยใส่คำ mircokat.gr และตามด้วยชื่อสารต่อท้าย จะเข้าไปยังหน้าเว็บของแต่ละสาร)

(ค) ค่า dipole moment ของสารที่เหลือนำมาจากหน้าเว็บ https://en.wikipedia.org ของสารแต่ละตัว
 

จริงอยู่ที่อะตอม Cl นั้นมีทำให้อะตอม C ของหมู่ -CH₂Cl ที่มันเกาะเกาะอยู่นั้นมีความเป็นขั้วบวกได้ แต่อะตอม C ตัวที่เป็นโครงสร้างของวงอีพอกไซด์และเกาะเข้ากับหมู่ -CH₂Cl นั้นก็มีความเป็นขั้วบวกเหมือนกัน (ผลจากอะตอม O) มันจึงสามารถส่งผลในการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอม C ของหมู่ -CH₂Cl ได้เช่นกัน แต่ในทิศทางที่หักล้างกับทิศทางการดึงของอะตอม Cl เพื่อให้มองเห็นภาพนี้ได้ชัดเจนขึ้น เราลองพิจารณาค่า dipole moment (ค่าที่ใช้บอกความเป็นขั้วของโมเลกุล) ที่ยกมาเป็นตัวอย่างในรูปที่ ๒ ดูสักหน่อยดีกว่า
 

ความมีขั้วของพันธะระหว่างอะตอมเกิดจากการที่แต่ละอะตอมมีความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นเข้าหาตัวเองที่แรงไม่เท่ากัน ค่าความสามารถนี้คือค่า Electronegativity หรือค่า En อะตอมที่มีความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมที่มันสร้างพันธะด้วยได้มากกว่า จะทำให้อิเล็กตรอนย้ายมาหนาแน่นที่ตัวมันเองเป็นพิเศษ อะตอมนั้นก็จะมีความเป็นขั้วลบ ในขณะที่อะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะมีความเป็นขั้วบวก ตัวอย่างเช่นโมเลกุล CO ที่ด้านอะตอม C จะมีความเป็นขั้วบวก ในขณะที่ด้านอะตอม C มีความเป็นขั้วลบ ดังนั้นโมเลกุล CO จะเป็นโมเลกุลที่มีความเป็นขั้วอยู่เล็กน้อย อะตอม C จะเป็นอะตอมที่มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยากับอะตอมที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่นของโมเลกุลอื่น
 

แต่ในกรณีของโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมตั้งแต่สามอะตอมขึ้นไป จะมีเรื่องของรูปร่างโมเลกุลเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ดังเช่นในกรณีของโมเลกุล CO₂ หรือถ้าจะให้เห็นภาพก็คงต้องเขียนเป็น O=C=O ที่มีโครงสร้างเป็นเส้นตรง โดยอะตอม C ที่อยู่ตรงกลางจะถูกอะตอม O ทั้งสองตัวดึงเอาอิเล็กตรอนออก แต่เนื่องจากทิศทางการดึงนั้นอยู่ตรงข้ามกันพอดีและมีขนาดเท่ากัน จึงทำให้อะตอม C นั้นไม่มีความเป็นขั้วบวกที่แรงเหมือนกรณีโมเลกุล CO แต่ถ้าพันธะระหว่างอะตอม C กับอะตอมแต่ละตัวที่ดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอม C นั้นไม่ได้ทำมุมที่หักล้างกัน เช่นในกรณีของหมู่คาร์บอนิล R₁-C(O)-R₂ ที่มีโครงสร้างแบนราบ อะตอม C ของหมู่คาร์บอกซิลก็ยังมีความเป็นขั้วบวกอยู่ แต่ทั้งนี้ก็ต้องพิจารณาทิศทางการดึงประกอบด้วย เช่นกรณีของฟอร์มัลดีไฮด์ (formaldehyde) ที่อะตอม C มีความเป็นขั้วบวกที่แรงมาก แต่พอเป็นฟอร์มิลคลอไรด์ (formyl chloride) กลับมีค่า dipole moment ที่ลดลง เพราะทิศทางการดึงอิเล็กตรอนของอะตอม O และ Cl นั้นมีการหักล้างกัน และพอเป็นฟอสจีน (phosgene) ก็มีค่า dipole moment ที่ลดลงไปอีก
 

ย่อหน้าข้างบนนั้นเป็นการพิจารณาโครงสร้างสองมิติ พอมาเป็นโครงสร้างสามมิติ (อย่างเช่นในกรณีของสารประกอบมีเทนที่มีการแทนที่อะตอม H ด้วยอะตอม Cl แถวบนในรูปที่ ๒) ก็จะวุ่นวายขึ้นมาหน่อย สำหรับโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมตั้งแต่สามอะตอมขึ้นไป เราพอที่จะมองความเป็นขั้วของ "โมเลกุล" ทั้งโมเลกุลได้จากค่า dipole moment ที่บ่งบอกให้ทราบว่าผลรวมของการดึงอิเล็กตรอนของพันธะต่าง ๆ ในทิศทางต่าง ๆ นั้นเป็นอย่างไร ค่า dipole moment ที่เป็นศูนย์หมายความว่าผลการดึงอิเล็กตรอนนั้นหักล้างกันหมด (กลายเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วไป) อย่างเช่นในกรณีของ CH₄ หรือ CCl₄

รูปที่ ๓ รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ formyl chloride ที่ปรากฏจากการค้นโดย google book

คลอโรมีเทน (คำ chloromethane นี้ถ้ากล่าวขึ้นมาลอย ๆ ปรกติมักจะหมายถึง monochloromethane โดยถ้ามีการแทนที่อะตอม H ด้วยอะตอม Cl ตั้งแต่สองขึ้นไป ก็มักจะระบุจำนวน) มีอะตอม Cl เพียงอะตอมเดียว ดังนั้นการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอม C จึงเกิดขึ้นในทิศทางเดียว แต่พอเป็นไดคลอโรมีเทน (dichloromethane) ที่มีอะตอม Cl สองอะตอม แต่ดึงอิเล็กตรอนจากอะตอม C ในทิศทางที่แตกต่างกัน แม้ว่าอะตอม Cl จะมีความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอม C ได้มาก แต่ด้วยทิศทางที่แตกต่างกันจึงไม่ได้ทำให้ผลรวมของการดึงอิเล็กตรอนนั้นเสริมกัน กลับมีการหักล้างกันเล็กน้อย ทำให้ค่า dipole moment ของโมเลกุลไดคลอโรมีเทนต่ำกว่าของคลอโรมีเทนอยู่เล็กน้อย และพอเป็นไตรคลอโรมีเทนกลับพบว่าค่า dipole moment กลับลดต่ำลงไปอีก

รูปที่ ๔ (บน) แบบจำลองการเกิดปฏิกิริยา และ (ล่าง) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาระหว่าง aniline (C₆H₅-NH₂) กับอีพิคลอโรไฮดรินและโพรพิลีนออกไซด์ โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็ง (บทความใช้ชื่อย่อ MOF เข้าใจว่าเป็นสารประกอบออกไซด์ที่เป็นกรดตรงตำแหน่งไอออน Zr) ในกรณีนี้ในกรณีของอีพิคลอโรไฮดริน aniline เข้าเกาะที่ตำแหน่งอะตอม C ตัวกลางเป็นหลัก (ผลจากการเปิดวงอีพอกไซด์) ดังนั้นโอกาสที่หมู่ -OH และ -Cl ที่อยู่ที่ปลายสายโซ่คนละด้านจะหลอมรวมเข้าด้วยกันกลายเป็นหมู่ -O- จึงยาก (จากบทความเรื่อง "Nucleophilic addition of amines, alcohols, and thophenol with epoxide/olefin using highly efficient zirconia metal organic framework heterogeneous catalyst" โดย Poonma Rani และ Rajendra Srivastave ใน RSC Adv., 2015, 5, 28780)
 

มุมระหว่างพันธะส่งผลต่อผลรวมของแรงดึงในทิศทางนั้น เช่นในกรณีของ O=C=O ที่ค่ามุมระหว่างพันธะคือ 180º ผลรวมของแรงดึงจึงหักล้างกันหมด ในทำนองเดียวกันในกรณีของไดคลอโรมีเทนและไตรคลอโรมีเทนนั้น มุมระหว่างพันธะ Cl-C-Cl ที่กว้างก็จะส่งผลให้ผลลัพธ์ของแรงดึงลดลงด้วย ด้วยการที่อะตอม Cl มีขนาดใหญ่ เมื่อมีจำนวนอะตอม Cl เพิ่มขึ้นจากหนึ่งเป็นสองและเป็นสาม มุมระหว่างพันธะนี้ก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ส่งผลให้ความเป็นขั้วของอะตอม C นั้นลดต่ำลง
 

ทีนี้เราลองย้อนกลับมาดูกรณีของอีพิคลอโรไฮดรินดูบ้าง อะตอม C ของหมู่ -CH₂Cl นั้นไม่ได้ถูกดึงอิเล็กตรอนออกด้วยอะตอม Cl เท่านั้น แต่ยังถูกดึงออกด้วยอะตอม C (ที่เกาะอยู่กับอะตอม O ของวงแหวนอีพอกไซด์) ที่อยู่เคียงข้างด้วย (ลองมองภาพเปรียบเทียบกับ CH₂Cl₂ โดยที่อะตอม Cl ตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยหมู่ -(CH(O)CH₂) ส่วนอะตอม C ตัวที่อยู่ที่มุมวงแหวนอีพอกไซด์นั้นมุม O-C-C เป็นมุมที่แคบกว่า (ประมาณ 60º เท่านั้นเอง) จึงทำให้อะตอม C ที่ตำแหน่งนี้มีความว่องไวสูงกว่า และด้วยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและสภาวะการทำปฏิกิริยาที่ไม่รุนแรงไป การเกิดปฏิกิริยาก็จะเกิดที่อะตอม C ตัวนี้เป็นหลักมากกว่าที่จะเกิดที่อะตอม C ของหมู่ -CH₂Cl

รูปที่ ๔ เป็นแบบจำลองและรายงานผลการทำปฏิกิริยาระหว่าง โพพิลีนออกไซด์/อีพิคลอโรไฮดริน กับอะนิลีน ที่มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาช่วย (บทความไม่ได้ให้รายละเอียดตัวเร่งปฏิกิริยาชัดเจน แต่คาดว่าน่าจะเป็นของแข็งที่มีฤทธิ์เป็นกรด) ในกรณีนี้ผู้วิจัยค้นพบว่าผลิตภัณฑ์ส่วนเกือบทั้งหมดที่เกิดขึ้นนั้นเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเข้าเกาะที่อะตอม C ตัวที่อยู่ตรงกลางสายโซ่ ซึ่งน่าจะเป็นผลจากการที่ตัวเร่งปฏิกิริยาไปทำให้วงอีพอกไซด์เปิดออกเป็น 2º carbocation (ดู Memoir ฉบับวันพฤหัสบดีที่ ๒๐ กรกฎาคม ๒๕๖๐ ที่กล่าวถึงในตอนต้น) ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าการเข้าทำปฏิกิริยาที่อะตอม C ตัวไหนนั้นยังขึ้นอยู่กับชนิดตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ด้วย

คำอธิบายต่าง ๆ นั้นมันสามารถใช้ความรู้พื้นฐานที่มีอยู่เดิมและเรียนกันในระดับปริญญาตรีนั้นมาอธิบายได้ การที่สามารถดึงเอาความรู้พื้นฐานที่มีอยู่นั้นมาใช้อธิบายหรือทำนายผลการทดลองได้ นั่นแสดงว่าผู้ที่ทำวิจัยนั้นมีความรู้พื้นฐานในเรื่องที่ทำวิจัยนั้นดี การอธิบายด้วยการใช้อิงคำอธิบายจากบทความอื่นแบบว่าที่เราได้อย่างนี้ก็เป็นแบบเดียวกับที่คน ๆ นั้นเขาได้แบบนี้ กลับจะเป็นการแสดงให้เห็นเลยว่าผู้ทำวิจัยนั้นตัวเองไม่ได้มีความรู้พื้นฐานในการทำวิจัยที่ดีพอ กลับใช้วิธีการพอได้ผลการทดลองมาอย่างไรก็ใช้วิธีการค้นหาว่าเคยมีบทความที่ทำการทดลองแบบเดียวกันหรือคล้ายกันนั้นเขาอธิบายเอาไว้อย่างไร แล้วก็ลอกคำอธิบายนั้นมา
 

ที่น่าเศร้าใจก็คือ พักหลัง ๆ เจอบ่อยครั้งแล้วที่ คำอธิบายที่ผู้นำเสนอผลงานสามารถใช้ทฤษฎีที่เรียนกันอยู่นั้นมาอธิบายได้ กลับไม่เป็นที่ยอมรับของผู้ทรงคุณวุฒิที่ทำหน้าที่ประเมินผลงาน โดยกลับบอกว่าให้ไปหา paper มาอ้างอิงว่าถ้าทำแบบนี้แล้วต้องได้อย่างนี้
 

ถ้าเชื่อคำอธิบายใน paper มากกว่าในตำราที่เรียนกัน แล้วเราจะเรียนทฤษฎีพื้นฐานไปทำไม หรือว่าผู้ทรงคุณวุฒิเหล่านั้นไม่มีความรู้พื้นฐานที่ดีพอ ไม่สามารถเข้าใจได้ว่าทฤษฎีที่เรียนกันอยู่นั้นมันก็สามารถอธิบายผลการทดลองได้แล้ว ไม่จำเป็นต้องไปหา paper อะไรมาอ้างอิง

การวางเชื้อประทุสำหรับจุดระเบิด (detonator) บนรางรถไฟ MO Memoir : Sunday 23 July 2560

เราอาจจำแนกประเภทวัตถุระเบิดแบบคร่าว ๆ ได้เป็นสองประเภท ประเภทแรกเป็นประเภทที่มีความว่องไวสูงต่อการกระตุ้น (จะด้วยแรงกระแทกหรือความร้อนก็ตามแต่) และประเภทที่สองคือประเภทที่ไม่ว่องไวต่อการกระตุ้น (คือแม้ว่าจะโดนกระสุนปืนยิงใส่หรือจุดไฟเผา ก็ยังไม่ระเบิด)
 

ถ้าเทียบกันโดยหน่วยน้ำหนักแล้ว วัตถุระเบิดจะมีพลังงานสะสมในตัวต่ำกว่าเชื้อเพลิง แต่การที่วัตถุระเบิดให้อำนาจทำลายล้างสูงกว่าก็เพราะมันมี "อัตราการปลดปล่อยพลังงาน" ที่สูงกว่าเชื้อเพลิงมาก ทำให้เกิดเป็น shock wave หรือคลื่นกระแทก และการใช้ประโยชน์หนึ่งของคลื่นกระแทกนี้ก็คือการใช้คลื่นกระแทกที่เกิดจากวัตถุระเบิดความว่องไวสูงในการจุดระเบิดวัตถุระเบิดความว่องไวต่ำ
 

ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ง่ายคือกระสุนปืน ตัวดินปืนที่เป็นแหล่งพลังงานหลักที่บรรจุอยู่ในปลอกกระสุนนั้นจะไม่ว่องไวต่อการระเบิด (คือถ้าเอามาเผาไฟ หรือโดนกระสุนปืนยิงใส่ ต้องไม่ระเบิด) ในขณะที่ตัวแก๊ป (ภาษาอังกฤษเรียก primer) ที่อยู่ที่ท้ายปลอกกระสุนนั้นจะเป็นสารเคมีที่ว่องไวต่อการแรงกระแทก เมื่อเข็มแทงชนวนกระแทกลงไปบนตัวแก๊ป (มันบรรจุอยู่ในภาชนะโลหะที่มีความอ่อนและบาง) ตัวแก๊ปก็จะระเบิด ส่งแก๊สร้อนพุ่งเข้าไปในปลอกกระสุนเข้าไปจุดดินปืนที่บรรจุอยู่ในปลอกกระสุนให้ระเบิด แรงขับเคลื่อนของหัวกระสุนทั้งหมดจะมาจากดินปืน แต่ใช่ว่าตัวแก๊ปเองก็ไม่มีแรงขับเคลื่อน ในงานออกร้านบางงานที่มีร้านยิงปืนนั้น ก็มีการใช้ลูกกระสุนที่มีแต่แก๊ป ส่วนในปลอกกระสุนก็ใช้ไขเทียนหยอดเอาไว้แทน ใช้ยิงเพื่อเอาเสียง (เช่นการปล่อยตัวนักกีฬา) หรือยิงเป้ากระดาษในระยะใกล้ ๆ ได้
  

รูปที่ ๑ ปกหน้าหนังสือเรื่อง "Railway disasters : cause and effect" เขียนโดย Stanley Hall 
  

การหาทางป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุรถไฟที่วิ่งอยู่บนรางเดียวกัน (จะวิ่งตามกันหรือสวนทางกันก็ตามแต่) วิ่งชนกันนั้นมีมานานแล้ว มีการคิดค้นระบบอาณัติสัญญาณและอุปกรณ์ป้องกันอัตโนมัติต่าง ๆ ขึ้นมาเพื่อให้ผู้ควบคุมขบวนรถรับรู้ "ด้วยการมองเห็นสัญญาณ" ว่าเส้นทางข้างหน้ามีความปลอดภัยหรือไม่ แต่ในกรณีที่สภาพอากาศไม่เป็นใจ เช่นมีหมอกหนาหรือหิมะตกหนัก ที่ทำให้ทัศนวิสัยไม่ดี จึงได้มีการคิดค้นการใช้สัญญาณเสียงเพื่อเตือนผู้ควบคุมขบวนรถว่าเส้นทางข้างหน้ามีปัญหา ให้ใช้ความระมัดระวัง และวิธีการที่ใช้คือการนำ "Detonator" ไปวางบนรางเพื่อให้รถไฟ "วิ่งทับ"

รูปที่ ๒ เนื้อหาหน้า ๒๘ และ ๒๙ จากหนังสือดังกล่าวที่มีการกล่าวถึงการวาง detonator บนราง

Detonator เป็นวัตถุระเบิดขนาดเล็กที่จะเกิดการระเบิดและให้เสียงดังออกมาเพื่อเตือนผู้ควบคุมขบวนรถ เสียงดังกล่าวต้องดังกว่าเสียงเครื่องยนต์และต้องดังพอที่ทำให้ให้ผู้ควบคุมขบวนรถไม่ว่าจะอยู่ทางหน้าสุดของหัวรถจักร (เช่นในกรณีของหัวรถจักรดีเซลหรือไฟฟ้า) หรืออยู่ทางด้านหลังของหัวรถจักร (เช่นในกรณีของหัวรถจักรไอน้ำ) ได้ยินเสียงดังกล่าว การใช้ detonator นี้ในหลายประเทศก็มีการยกเลิกการใช้งานอันเป็นผลจากพัฒนาการทางด้านการติดต่อสื่อสารทางวิทยุ หรือด้วยการออกแบบโครงสร้างที่ปกป้องผู้ควบคุมขบวนรถจากเสียงการทำงานของเครื่องยนต์ แต่สำหรับบางงานก็ยังอาจจำเป็นอยู่ เช่นวางไว้สำหรับเตือนคนงานที่ทำงานอยู่บริเวณเส้นทางรถไฟเพื่อให้รู้ว่ากำลังมีขบวนรถไฟวิ่งเข้ามายังบริเวณสถานที่ทำงาน รายละเอียดเพิ่มเติมสามารถอ่านได้ที่ https://en.wikipedia.org/wiki/Detonator_(railway) หรือจะลองดูวิดิโอใน YouTube ดูก็ได้ ด้วยการพิมพ์คำว่า Railway detonators หรือ Train detonators ลงไป
 

รูปที่นำมาประกอบในวันนี้นำมาจากหนังสือที่พิมพ์ครั้งแรกในปีค.ศ. ๑๙๘๗ หรือเมื่อ ๓๐ ปีที่แล้ว (ฉบับที่ผมมีเป็นฉบับที่พิมพ์ซ้ำในปีค.ศ. ๑๙๙๒) ที่มีตัวอย่างแนวปฏิบัติในการใช้ detonator ของระบบรถไฟอังกฤษ รถไฟในยุคแรก ๆ จะมีพนักงานประจำทั้งที่หัวขบวนและท้ายขบวน

รูปที่ ๓ เนื้อหาตอนท้ายของหน้า ๒๘ ที่กล่าวถึงการป้องกันรถไฟที่หยุดนิ่งบนรางจากรถไฟขบวนอื่นที่อาจวิ่งตามมาในรางเดียวกัน

รูปที่ ๔ ข้อความในหน้า ๒๙ ต่อเนื่องจากรูปที่ ๓ กล่าวถึงตำแหน่งการวาง detonator ในกรณีของประเทศอังกฤษนี้ เป็นระบบรถไฟรางคู่ที่วิ่งไปกลับคนละรางกัน จึงทำการป้องกันเฉพาะรถไฟที่อาจวิ่งตามหลังมาในรางเดียวกันโดยไม่ต้องกังวลว่าจะมีรถไฟวิ่งสวนทางมาในรางเดียวกัน

รูปที่ ๕ ในกรอบสี่เหลี่ยมสีเหลืองคือ detonator ที่จะระเบิดและให้เสียงดังเมื่อรถไฟวิ่งทับ

จริงอยู่ที่ว่ารถไฟนั้นออกแบบมาเพื่อให้ล้อเหล็กวิ่งบนรางเหล็กที่เรียบ แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าถ้ามีอะไรแม้แต่เพียงชิ้นเล็กชิ้นน้อยวางอยู่บนราง จะทำให้รถไฟตกรางได้ทันที โดยความเห็นส่วนตัวแล้ว อย่างน้อย ๆ สองสิ่งที่รถไฟต้องวิ่งผ่านไปได้ (อย่างต่ำก็ด้วยความเร็วใช้งาน) โดยไม่เกิดปัญหาใด ๆ เห็นจะได้แก่ ก้อนหินที่ใช้รองรางรถไฟที่เป็นสิ่งที่อยู่ที่ทางรถไฟอยู่แล้วและมีทั้งความแข็งที่มากกว่าและขนาดที่ใหญ่กว่าเหรียญกษาปณ์ และใครก็ตามที่เข้าไปถึงตัวรางได้สามารถหยิบเอามาวางบนรางได้ (หินรองรางรถไฟนี้ภาษาอังกฤษเรียก ballast หรือ track ballast ) อีกสิ่งหนึ่งคือกิ่งไม้ที่อาจฉีกขาดจากต้นไม้ข้างทางและปลิวตามแรงลมมาตกบนราง (เราอาจป้องกันต้นไม้ไม่ให้โค่นขวางรางได้ด้วยการทำให้พื้นที่ด้านข้างของรางปราศจากไม้ยืนต้นเป็นระยะทางที่มากพอ แต่การป้องกันไม่ให้กิ่งไม้ที่ฉีกขาดและปลิวตามลมพายุมาตกบนรางนั้นจะทำได้ยากกว่า เพราะมันคาดเดาไม่ได้ว่าจะเกิดตรงไหม เมื่อใด) เพราะถ้าสองสิ่งง่าย ๆ แค่นี้รถไฟยังไม่สามารถผ่านได้ รถไฟดังกล่าวก็คงไม่มีความปลอดภัยที่จะนำมาใช้ขนส่งผู้โดยสารหรือสินค้าบนเส้นทางที่อยู่ระดับพื้นดิน เว้นแต่จะทำเป็นรถไฟใต้ดินหรือรถไฟลอยฟ้าตลอดทั้งเส้นทางที่ไม่เปิดช่องให้ใครเข้าถึงระบบรางได้ และต้องวางรางแบบที่ไม่ต้องใช้ก้อนหินรองด้วย คือยึดเข้ากับพื้นคอนกรีตไปเลย