บันทึกเรื่องที่ต้องสอนซ้ำ บันทึกความทรงจำที่ได้พบเจอ (๒) MO Memoir : Monday 18 December 2560

"STP นี่นิยามที่ตรงไหน"
 

คำถามซื่อ ๆ ธรรมดา ๆ จากรุ่นพี่วิศวไฟฟ้าท่านหนึ่งเมื่อ ๒๙ ปีที่แล้ว ที่ทำเอาน้อง ๆ ที่เป็นทั้งวิศวเคมีและเครื่องกลถึงกับวงแตก เพราะน้อง ๆ แต่ละคนให้นิยามที่ไม่ตรงกัน (ผมเองก็อยู่ในเหตุการณ์นั้นด้วย)

STP ในที่นี้ย่อมาจากคำว่า Standard Temperature and Pressure อันที่จริงมันยังมีอีกคำหนึ่งคือ NTP ที่ย่อมาจาก Normal Temperature and Pressure ที่กำหนดอุณหภูมิและความดันที่ใช้ในการเปรียบเทียบปริมาตรแก๊ส ส่วนที่ว่า STP และ NTP นั้นเหมือนกันหรือไม่ และต่างนิยามที่อุณหภูมิและความดันเท่าใดนั้นลองดูในรูปที่ ๑ ข้างล่างที่ผมนำเอามาจาก wikipedia ในวันนี้ดูก่อนไหมครับ จากนั้นจึงลองกลับไปดูว่าที่เราเรียนมาตามตำรานั้น มันตรงกับนิยามไหน

รูปที่ ๑ STP (จาก https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_conditions_for_temperature_and_pressure)

บางที สิ่งที่เขาคิดไม่ตรงกับเรา เขาก็ไม่ได้ผิด สิ่งที่เราคิดไม่ตรงกับเขา เราก็ไม่ผิด และบางทีก็ต้องถามเหมือนกันว่าแม้ว่าสิ่งที่เราเรียนมาไม่ว่าจากโรงเรียนไหนในประเทศไทยนั้นต่างเรียนมาเหมือนกัน แล้วคนที่เขาจบมาจากประเทศอื่น เขาเรียนเหมือนกับเราหรือไม่
 

ตัวอย่างหนึ่งที่ผมเคยเจอก็คือนิยามของวาล์วระบายความดันที่มีชื่อเรียกอยู่ ๓ ชื่อคือ Safety valve, Relief valve และ Safety and Relief valve ซึ่งตรงนี้พบว่าจำนวนไม่น้อยจะบอกว่า Safety valve ใช้กับแก๊ส Relief valve ใช้กับของเหลว และ Safety and Relief valve ใช้ได้กับทั้งแก๊สและของเหลว

แต่พอไปอ่านตำราของ IChemE (Institute of Chemical Engineering) ที่เป็นสถาบันวิชาชีพทางวิศวกรรมเคมีของอังกฤษ เขาอธิบายว่านิยามตามย่อหน้าข้างบนนั้นเป็นนิยามตามแบบอเมริกา ส่วนทางอังกฤษนั้นถือว่าเหมือนกัน ไม่มีการแยกว่าชื่อไหนเป็นวาล์วสำหรับแก๊ส และชื่อไหนเป็นวาล์วสำหรับของเหลว
 

ทำนองเดียวกันครับ รถไฟใต้ดินที่ทางอังกฤษเรียก underground แต่ทางอเมริกาเรียก subway แต่พอเป็นทางเดินใต้ดินทางอังกฤษเรียก subway แต่ทางอเมริกาเรียก underground

ดังนั้นจะดีไหมครับ ถ้าก่อนที่เราจะคุยกันเรื่องความรู้ที่ลึกซึ้งลงไปหรือในระดับที่ก้าวหน้าขึ้นไป (ที่เขาชอบเรียกว่าระดับแอดวานซ์) เรามาลองคุยกันเรื่องนิยามศัพท์พื้นฐานกันก่อนว่าแต่ละคนเข้าใจตรงกันไหม ถ้าพบว่ามีการใช้นิยามที่แตกต่างกัน องค์กรนั้นก็ควรมีการตกลงกันว่าจะให้เลือกใช้นิยามไหน

แต่มียกเว้นอยู่ตัวย่อหนึ่งนะครับที่บ้านเรามีบริษัทหนึ่งนิยามขึ้นมาเองแบบแตกต่างไปจากคนทั้งโลก นั่นคือคำว่า NGV ที่คนทั้งโลก (ยกเว้นบริษัทหนึ่งในประเทศไทย) เข้าใจตรงกันว่ามันย่อมาจาก Natural Gas Vehicle ที่หมายถึงรถที่ใช้แก๊สธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง (คือตัวรถนะครับ ไม่ใช่แก๊ส) ส่วนแก๊สธรรมชาติที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับ NGV เขาเรียกว่า CNG ที่ย่อมาจาก Compressure Natural Gas (คือแก๊สนะครับ ไม่ใช่รถ) ในกฎหมายบ้านเราก็ใช้คำว่า CNG หมายความถึงแก๊สธรรมชาติที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับรถ ส่วน NGV ที่ย่อมาจาก Natural Gas for Vehicle (มีการเติมคำว่า for เข้าไป) นั้นเป็นนิยามเฉพาะของบริษัทหนึ่งเท่านั้นนะครับ (แต่ทำเอาคนไทยส่วนใหญ่เข้าใจความหมายผิดไปด้วย)
 

ที่หนักกว่าเรื่องคำย่อเดียวกันแต่มีความหมายต่างกันเห็นจะได้แก่การที่ใช้แต่คำย่อเต็มไปหมด โดยที่ไม่รู้ว่ามันย่อมาจากอะไรและมีความหมายอะไร ผมเองก็เคยเจอเหตุการณ์เช่นนี้ ปีหนึ่งได้รับหน้าที่เป็นตัวแทนภาควิชาให้ไปเข้าร่วมประชุมเตรียมพร้อมการตรวจประเมินคุณภาพจากหน่วยงานภายนอก ปัญหาเริ่มต้นแต่ตอนที่ผมไปลงทะเบียน เจ้าหน้าที่ที่รับลงทะเบียนก็ถามผมว่าอาจารย์มาในฐานะเป็น xxx ใช่ไหม (คือจำไม่ได้แล้วว่าคำอะไร รู้แต่ว่าเป็นคำย่ออักษรภาษาอังกฤษ ๓ ตัว) ผมก็ตอบไปว่าไม่รู้เหมือนกัน แล้ว xxx นี้คืออะไรช่วยบอกหน่อยได้ไหม ปรากฏว่าเจ้าหน้าที่ไม่ยอมบอกผม คิดว่าผมถามกวน ๆ ผมก็บอกไปว่าที่ถามเนี่ยเพราะไม่รู้ ไม่เคยทำงานด้านนี้มาก่อน เพิ่งจะมารับงาน พออธิบายไปอย่างนี้ทางเจ้าหน้าที่ก็เลยหันไปถามเพื่อนอีกคนข้าง ๆ ว่า xxx นี้ย่อมาจากอะไร (อ้าว กลายเป็นว่าเจ้าหน้าที่ที่ทำงานด้านนี้โดยตรงก็ยังไม่รู้เลยว่าคำย่อที่ตัวเองใช้ในการทำงานอยู่ทุกวันนั้นมันย่อมาจากอะไร)
 

เรื่องยังไม่จบครับ การบรรยายนี้มีวิทยากรมาให้คำแนะนำในการเตรียมการ พอวิทยากรบรรยายเสร็จก็ถามว่ามีใครมีข้อสงสัยตรงไหนบ้าง ผมก็ยกมือถามว่าคำย่อต่าง ๆ ที่กล่าวมานั้นย่อมาจากอะไร หมายถึงอะไร วิทยากรก็ถามกลับมาว่าคำไหนบ้าง ผมก็ตอบไปว่าทุกคำเลย เพราะผมเพิ่งจะได้รับหน้าที่ให้มาทำงานนี้ และในการบรรยายและเอกสารประกอบก็ไม่มีบอกเลยว่าคำย่อแต่ละคำนั้นย่อมาจากอะไร มีความหมายอย่างไร งานนี้ทำเอาวิทยากรอึ้งไปเหมือนกัน "เพราะเขาก็ตอบไม่ได้เหมือนกัน"
 

งานนี้กลายเป็นว่าทางผู้ช่วยอธิการบดี (ซึ่งบังเอิญเป็นเพื่อนร่วมรุ่นวิศวกับผมเอง) ต้องมาออกโรงเอง พร้อมยกตัวอย่างคำย่อคำหนึ่งคือ CDS ที่ย่อมาจาก "common data set" หรือแปลเป็นไทยว่า "ฐานข้อมูลร่วม" ซึ่งในระหว่างการบรรยายนั้นผมก็ถามคนนั่งอยู่ข้าง ๆ ว่าคำนี้หมายถึงอะไร ซึ่งเขาก็ตอบผมไม่ได้ ด้วยเหตุนี้ผมเลยเสนอแนะในที่ประชุมว่าควรมีการจัดทำสารบัญคำศัพท์ต่าง ๆ ให้เป็นบรรทัดฐานในการทำงาน เพื่อที่ผู้ทำงานแต่ละคนจะได้มีความเข้าใจที่ตรงกัน

ซึ่งสุดท้ายแล้วก็ไม่มีการดำเนินการแต่อย่างใด

พอช่วงพักรับประทานของว่าง (ที่เราชอบเรียกว่าคอฟฟี่เบรคนั่นแหละครับ) มีผู้เข้าร่วมประชุมหลายท่านแอบมา กระซิบกับผมว่าขอบคุณมากที่อาจารย์ช่วยถาม เพราะเขาเองก็ไม่รู้เหมือนกันว่าคำย่อแต่ละคำที่วิทยากรนำมาใช้นั้นมีความหมายอย่างไรบ้าง กลายเป็นว่าเรากำลังทำงานกับแบบว่า เวลาผู้ใต้บังคับบัญชามีข้อสงสัย ก็ไม่กล้าถาม กลัวเพื่อนร่วมงาน (ซึ่งก็มีข้อสงสัยเช่นเดียวกัน) คนอื่นจะฉวยโอกาสกล่าวหาว่าไม่มีความรู้แล้วเหยียบซ้ำ และทางในกลับกันตัวผู้บังคับบัญชาเองนั้นแม้ว่าจะมี่ข้อสงสัยก็ไม่กล้าถาม เพราะกลัวลูกน้องนินทาเอาได้ว่าไม่มีความรู้แล้วมาเป็นหัวหน้าได้อย่างไร
 

อีกปัญหาหนึ่งที่เคยเห็นบนหน้าเว็บบอร์ด คือมีคนถามว่าจะเตรียมสารละลายเข้มข้น 1 N ต้องทำอย่างไร ก็มี "ผู้รู้" ตอบถามกลับมาว่า "พิมพ์ผิด" หรือเปล่า หน่วยที่ถูกต้องต้องเป็น 1 M (เขาคงคิดว่าแป้นพิมพ์อักษร N กับ M มันอยู่ใกล้กัน ก็เลยพิมพ์ผิดกันได้) ว่าแล้วก็แสดงวิธีการคำนวณว่าถ้าต้องการเตรียมสารละลายเข้มข้น 1 M ต้องทำอย่างไร
 

สำหรับคนรุ่นเก่าที่เรียนเคมีมา พอเห็นหน่วยความเข้มข้นที่เป็น N ก็จะเข้าใจทันทีว่ามันหมายถึง Normality และหน่วยนี้ก็ยังคงมีการใช้งานอยู่ แต่ผู้ที่เรียนจบในยุคหลังที่ตำราในโรงเรียนและรวมถึงในระดับมหาวิทยาลัยนั้นไม่มีการกล่าวถึงหน่วย N ใช้แต่หน่วย M ที่ย่อมาจาก Molarity เพียงอย่างเดียว ก็เลยเข้าใจไปว่าตัวอักษร N ที่เห็นนั้นน่าจะเกิดจากการพิมพ์ผิด ทั้ง ๆ ที่ตัวเขาเองนั้นเข้าใจผิด หน่วย N และ M นั้นไม่เหมือนกันซะทีเดียว ถ้าเป็นกรณีของโซดาไฟหรือ NaOH ก็ยังพอว่า แต่ถ้าเป็นกรดกำมะถัน H₂SO₄ นี่ไปคนละเรื่องเลย ถ้าใครทำงานอยู่ในสถานที่ทำงานที่มีคนอายุห่างกันมาก ๆ ก็น่าจะลองตรวจสอบดูนะครับว่า มันมีเรื่องแบบนี้อยู่ในที่ทำงานของเราโดยเราไม่รู้ตัวหรือเปล่า

อีกกรณีหนึ่งที่เคยเจอก็คือการใช้ปิเปตที่เราเรียกว่า transfer pipette ปิเปตชนิดนี้มันวัดได้แค่ปริมาตรเดียว ก่อนที่นิสิตปี ๒ จะเริ่มเรียนแลปเคมีที่ภาควิชา ผมเคยถามคำถามนิสิตว่า เวลาใช้ปิเปตแบบนี้ (หยิบปิเปตให้ดูเป็นตัวอย่าง) ต้องไล่ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปตออกหรือไม่ ปรากฏว่ามีนิสิตตอบมาทั้ง "ต้อง" และ "ไม่ต้อง" ไล่ของเหลวที่ปลายปิเปต
 

ที่น่าสนใจก็คือคำตอบของทั้งสองคำตอบนั้นมาจากการเรียนในวิชาเดียวกัน (ปฏิบัติการเคมีปี ๑) แต่เรียนจากอาจารย์ผู้สอนคนละคนกัน ผมก็เลยถามต่อไปว่าอาจารย์คนที่สอนว่า "ต้อง" ไล่ของเหลวออกให้หมดนั้น มี "อายุ" น้อยกว่าอาจารย์อีกคนที่สอนว่า "ไม่ต้อง" ไล่ของเหลวใช่ไหม ซึ่งนิสิตก็ตอบว่าใช่ (พร้อมกับทำท่างง ๆ ว่าวันเกี่ยวกันอย่างไร)
 

รายการนี้คาดว่าเป็นเพราะในระดับมัธยมปลายนั้นแทบไม่มีการให้นักเรียนทดลองทำปฏิบัติการ ทีนี้พอนักเรียนได้รับทุนไปเรียนต่างประเทศตั้งแต่ระดับปริญญาตรี คงไปพบกับการใช้ปิเปตที่ต้องไล่ของเหลวเสมอ ก็เลยเข้าใจว่าการใช้ปิเปตที่ถูกต้องคือต้องไล่ของเหลวออกให้หมด พอกลับมาสอนหนังสือที่เมืองไทย ก็เลยสอนแบบนี้ ทั้ง ๆ ที่ปิเปตที่ใช้กันในบ้านเรานั้น (ไม่รู้ว่าจะเรียกว่าส่วนใหญ่หรือเกือบทั้งหมดได้ไหม) เป็นชนิดที่ "ไม่ต้อง" ไล่

ตัวอย่างที่ยกมาข้างต้น (ที่ได้มาจากประสบการณ์ส่วนตัวในการสอนหนังสือนะครับ) ก็เพื่อจะบอกว่า เวลาที่คนต่างวัยคุยกันเนี่ย บางครั้งดูเผิน ๆ มันก็ไม่น่ามีปัญหาใดในการสื่อสาร แต่พอเอาเข้าจริง ๆ แล้วกลับพบว่าต่างคนต่างเข้าใจไปกันคนละเรื่องเลย เพราะต่างคิดว่าผู้ฟังหรือคู่สนทนานั้นเขาเข้าใจข้อมูลแบบเดียวกับที่ตัวเองเข้าใจ
 

ช่วงเปิดเทอมเมื่อเดือนสิงหาคมที่ผ่านมา ผมอยากรู้ว่านิสิตปี ๒ ที่เพิ่งจะเข้าภาควิชานั้นมีพื้นฐานความรู้แบบใด ก็เลยทำแบบทดสอบง่าย ๆ ให้นิสิตทดลองทำกัน (ไม่ต้องใส่ชื่อ เลขประจำตัว) และหนึ่งในคำถามของแบบทดสอบก็คือให้นิสิต "วาดรูปต้นสับปะรดที่มีผลสับปะรดติดอยู่" แล้วผลออกมาเป็นอย่างไรเหรอครับ ดูตัวอย่างในรูปที่ ๒ ข้างล่างดูก่อนก็ได้ครับ แต่ถ้าอยากดูตัวอย่างอื่นอีก สามารถดูได้จากบทความบนหน้า blog วันพฤหัสบดีที่ ๑๗ สิงหาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "วาดรูปต้นสับปะรดที่มีผลสับปะรดติดอยู่" ได้ครับ เห็นอย่างไรก็ตามนั้นแหละครับ :) :) :)

รูปที่ ๒ ส่วนหนึ่งของรูปต้นสับปะรดพร้อมผล ที่ผมให้นิสิตปี ๒ วาดให้ดู

บทความชุดนี้ยังไม่จบนะครับ ยังมีตอนที่ ๓ ต่ออีก :) :) :)

ค้างที่ปลายปิเปตไม่เท่ากัน MO Memoir : Thursday 2 March 2560

เวลาที่เราเอาท่อขนาดเล็ก (พวก capillary tube) จุ่มลงในของเหลว เราจะเห็นของเหลวนั้นไต่สูงขึ้นมาตามผิวท่อด้านใน หรือยุบตัวต่ำลงไป หรือถ้าเราให้ของเหลวในปริมาณหนึ่งไหลผ่านท่อขนาดเล็ก (เช่นที่ปลายของบิวเรตหรือปิเปต) ด้วยแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว เราก็จะเห็นของเหลวส่วนหนึ่งค้างอยู่ในท่อขนาดเล็กนั้น ในทั้งสองกรณี ปริมาตรของเหลวที่จะไต่ขึ้นมาตามผิวท่อด้านใน (หรือจมยุบลงไป) และที่สามารถค้างอยู่ในท่อขนาดเล็กได้ ขึ้นอยู่กับแรงตึงผิวและความหนาแน่นของของเหลวนั้น
 

รูปที่ ๑ ปริมาตรของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลาย graduated pipette (ซ้าย) น้ำมันถั่วเหลือง (กลาง) น้ำกลั่น (ขวา) เอทานอล

ปิเปตที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการนั้นมีอยู่สองแบบ แบบแรกคือ transfer pipette ที่มีลักษณะเป็นท่อแก้วเล็ก ๆ ยาว ๆ มีกระเปาะอยู่ตรงกลาง แบบที่สองคือ graduated pipette ที่มีลักษณะเป็นท่อแก้วทรงกระบอกปลายเรียวแหลม มีขีดบอกปริมาตรตามความยาวปิเปต ตัว transfer pipette แต่ละชิ้นนั้นได้รับการสอบเทียบความถูกต้องมาที่ค่าใดค่าหนึ่งเพียงค่าเดียว จะใช้ตวงของเหลวปริมาตรอื่นนอกเหนือไปจากค่าที่สอบเทียบไว้ไม่ได้ เช่น transfer pipette ขนาด 10 ml ก็จะตวงของเหลวได้ถูกต้องที่ปริมาตร 10 ml เพียงค่าเดียวเท่านั้น ในขณะที่ตัว graduated pipette ขนาด 10 ml จะมีขีดบอกปริมาตรข้างลำตัวตั้งแต่ 0 ml (อยู่ด้านบนสุด) ไปจนถึง 9 ml ที่อยู่ล่างสุด และถ้าปล่อยให้ไหลออกจนหมดก็จะได้ปริมาตร 10 ml (ต่ำกว่า 9 ml มันทำขีดบอกปริมาตรไม่ได้ เพราะเป็นส่วนที่ปลายมันเรียวแหลม ไม่ได้เป็นส่วนลำตัวทรงกระบอก ดังแสดงในรูปข้างบน)
 

ทีนี้สมมุติว่าเราต้องการตวงของเหลวปริมาตร 3 ml ซึ่งก็แน่นอนว่าต้องใช้ graduate pipette (เพราะตัว transfer pipette มันไม่มีขนาดปริมาตร 3 ml) คำถามก็คือเราควร (ก) ดูดของเหลวขึ้นมาจนถึงตำแหน่ง 0 ml แล้วปล่อยให้ไหลออกจนถึงขีด 3 ml หรือ (ข) ดูดขึ้นมาจนถึงตำแหน่ง 7 ml แล้วปล่อยให้ไหลออกจนหมด
 

ที่ปลายปิเปตนั้นมันเป็นท่อเล็ก ๆ ดังนั้นเมื่อเราปล่อยให้ของเหลวในปิเปตไหลออกอย่างอิสระด้วยแรงโน้มถ่วง ก็จะมีของเหลวค้างอยู่ที่ส่วนที่เป็นท่อเล็ก ๆ นั้นในปริมาตรหนึ่ง แม้ว่าหลังจากนั้นเราจะเอาปลายปิเปตปัจจุบันแตะกับผิวภาชนะรองรับของเหลว ของเหลวที่ค้างอยู่ในส่วนที่เป็นท่อเล็ก ๆ นั้นก็จะไหลออกมาเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น ยังคงมีอีกส่วนหนึ่งค้างอยู่ที่ปลายปิเปต ปัญหาที่มักเกิดขึ้นก็คือเราจำเป็นต้องไล่ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปตนี้ออกมาไหม
 

ปิเปตที่มีใช้กันในปัจจุบันมีทั้งชนิดที่ "ไม่ต้องไล่" และ "ต้องไล่" ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปต โดยส่วนตัวเท่าที่เคยเห็นมานั้น ปิเปตที่ใช้กันในบ้านเราจะเป็นชนิดที่ "ไม่ต้องไล่" ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปต เพราะในการสอบเทียบความถูกต้องของปริมาตรของเหลวที่ปิเปตปล่อยออกมานั้น เขาไม่ได้รวมเอาปริมาตรของเหลวที่สามารถค้างอยู่ที่ปลายปิเปตนี้เข้าไปด้วย ดังนั้นถ้าเราไปไล่เอาของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปตนี้ออกมา เราจะได้ของเหลวในปริมาตรที่มากเกินจริง
 

ที่กล่าวมาเป็นสิ่งที่สอนกันอยู่ทั่วไปในการเรียนปฏิบัติการเคมี แต่มีสิ่งหนึ่งที่มักไม่ได้มีการเน้นย้ำความสำคัญก็คือ ในการสอบเทียบความถูกต้องนั้น เขาใช้ "น้ำ" เป็นตัวสอบเทียบ ดังนั้นถ้าเราเอาปิเปตนั้นไปตวงของเหลวชนิดอื่นที่ไม่ใช่น้ำ ปริมาตรของเหลวที่สามารถค้างอยู่ที่ปลายปิเปตก็จะเปลี่ยนไปด้วย สำหรับท่อที่มีขนาดเท่ากัน ปริมาตรของเหลวที่สามารถค้างอยู่ในท่อได้ขึ้นอยู่กับแรงตึงผิวและความหนาแน่นของของเหลวนั้น
 

รูปที่ ๑ เป็นการทดลองด้วยการใช้ graduated pipette ดูดของเหลวขึ้นมา แล้วปล่อยให้ไหลออกอย่างอิสระ จากนั้นจึงนำปลายปิเปตแตะกับผิวบีกเกอร์ ปริมาตรของเหลวที่เห็นค้างอยู่คือปริมาตรหลังจากที่แตะปลายปิเปตเข้ากับผิวบีกเกอร์แล้ว ตัวซ้ายคือน้ำมันถั่วเหลือง กลางคือน้ำกลั่น และขวาคือเอทานอล (analar grade) อันที่จริงการทดลองนี้ถ้าจะให้ดีที่สุดก็ควรต้องใช้ปิเปตตัวเดิม (จะได้มั่นใจว่าขนาดรูที่ปลายปิเปตเหมือนกันหมดทุกการทดลอง) จะได้หมดข้อโต้เถียง แต่ก็คิดว่าด้วยการใช้ปิเปตที่มีขนาดปลายท่อใกล้เคียงกัน ก็น่าจะเพียงพอที่จะทำให้เห็นปัญหาที่ต้องการแสดง คือของเหลวแต่ละชนิดกัน จะค้างอยู่ที่ปลายปิเปตไม่เท่ากัน
 

สำหรับของเหลวที่เปียกผิวแก้วได้นั้น ผลของแรงตึงผิวสูงกับความหนาแน่นที่มีต่อปริมาตรของเหลวที่จะค้างอยู่ในหลอดแก้วได้นั้นจะตรงข้ามกัน กล่าวคือแรงตึงผิวที่สูงจะช่วยในการยึดเกาะกับผิวแก้ว ส่วนความหนาแน่นที่สูงจะเป็นตัวดึงให้ของเหลวไหลลงล่าง ดังนั้นการแปลผลที่เห็นในรูปที่ ๑ จึงต้องใช้ความระมัดระวัง (เช่นน้ำมีแรงตึงผิวสูงกว่าเอทานอล แต่ก็มีความหนาแน่นมากกว่าด้วย)
 

ทีนี้ถ้าเราย้อนกลับไปที่คำถามเกี่ยวกับ graduated pipette ที่กล่าวมาข้างต้น จะเห็นว่าถ้าเราดูดของเหลวจนถึงขีด 0 ml แล้วปล่อยให้ของเหลวไหลออกมาจนถึงขีด 3 ml นั้น ของเหลวไม่ว่าจะมีแรงตึงผิวหรือความหนาแน่นเท่าใดที่ไหลออกมา กล่าวได้ว่าจะมีปริมาตรเท่ากัน แต่ถ้าเราใช้วิธีดูดของเหลวขึ้นมาจนถึงเลข 7 ml แล้วปล่อยให้ไหลออกจนหมด อาจเกิดปัญหาที่ของเหลวต่างชนิดกันจะมีปริมาตรที่ค้างอยู่ที่ปลายไม่เท่ากันได้ ปัญหานี้ก็เกิดกับ transfer pipette ด้วยเช่นกัน 
  

ดังนั้นการเตรียมสารละลายเจือจาง เช่นการเจือจางของเหลวที่เป็นสารอินทรีย์ในตัวทำละลาย หรือเจือจางกรดเข้มข้น จึงควรต้องคำนึงถึงปัญหาข้อนี้ ในบางครั้งการใช้การชั่งน้ำหนักของเหลวที่ต้องการเจือจางให้ได้น้ำหนักที่แน่นอน แล้วค่อยเติมตัวทำละลายจนได้สารละลายที่มีปริมาตรตามต้องการ อาจให้ความถูกต้องมากกว่า (แต่มีข้อแม้ว่าของเหลวนั้นต้องไม่ระเหยเร็วนะ แล้วค่อยคำนวณหาปริมาตรเอาจากความหนาแน่น) แต่สำหรับกรณีของสารละลายที่เจือจางในน้ำ อาจถือได้ว่าความแตกต่างนี้ไม่มีนัยสำคัญได้
 

ท้ายนี้ต้องขอขอบคุณคุณโจ ผูเป็นเจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการของภาควิชา ที่ช่วยเตรียมอุปกรณ์และจัดการทดลองนี้เพื่อให้ผมถ่ายรูปได้

ตำราสอนการใช้ปิเปตเมื่อ ๓๓ ปีที่แล้ว (ก่อนจะเลือนหายไปจากความทรงจำ ตอนที่ ๑๐๕) MO Memoir : Saturday 25 June 2559

ระหว่างจัดหนังสือก็ค้นเจอตำราเก่า ๆ ที่เคยใช้สมัยเรียนปี ๑ ก็เลยขอเอาบางส่วนมาให้ดูกัน เพื่อที่จะได้เห็นว่าในยุคสมัยหนึ่งนั้นบางสิ่งมันเป็นเรื่องที่เขาสอนให้ปฏิบัติกันเป็นเรื่องปรกติ แต่ต่อมาภายหลังก็มีการเปลี่ยนแปลงว่าเป็นวิธีการปฏิบัติที่ไม่ปลอดภัย และห้ามกระทำกัน นั่นคือการ "ปาก" ดูดปิเปต
 

ตอนเรียนมัธยมปลายยังมีโอกาสทำการทดลองภาคปฏิบัติทั้งวิชา ฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา (เจอทั้งผ่ากบและผ่ากระต่าย) พอเข้ามหาวิทยาลัยก็เลยพอมีพื้นฐานในการทำการทดลองอยู่บ้าง การใช้ปากดูดปิเปตในยุคสมัยนั้นก็ถือได้ว่าเป็นเรื่องปรกติที่มีการสอนให้ทำกัน วิธีการก็คือให้เอานิ้วชี้อุดปลายปิดเปตข้างที่จะดูดเอาไว้ จากนั้นก็เอาปากอมทั้งนิ้วชี้ทั้งปลายปิเปต เปิดนิ้วที่อุดปลายปิเปตเล็กน้อย แล้วค่อย ๆ ดูดของเหลวให้ไหลเข้าปิเปต ตาก็ต้องคอยมองดูด้วยว่าของเหลวไหลขึ้นมาเกินระดับขีดบอกปริมาตรหรือยัง ถ้าเห็นว่ามันขึ้นมาสูงเกินแล้วก็ให้หยุดการดูด แล้วใช้การเปิด-ปิดปลายนิ้วชี้ในการปรับปริมาตรของเหลวในปิเปตให้ถูกต้อง
 

แต่ก็อย่างว่า ขีดบอกปริมาตรที่ถูกต้องมันอยู่ใกล้ปากดูด มันก็เลยมองยาก ดังนั้นอุบัติหตุประเภทดูดสารละลายเกินเข้ามาในปากจึงเกิดขึ้นได้ไม่ยาก
 

ส่วนอาคารที่เคยเป็นห้องเรียนแลปเคมีเดิม ตอนนี้กลายเป็นอาคารศิลปวัฒนธรรมไปแล้ว (ภาพข้างล่าง)

 

 

โป้ง ชี้ กลาง นาง ก้อย MO Memoir : Wednesday 27 August 2557

แถวบางแสนรอบมหาวิทยาลัยมักจะมีตลาดนัดกลางแจ้งสลับกันเปิดขาย ด้านหลังมหาวิทยาลัยบ้าง ด้านหน้ามหาวิทยาลัยบ้าง ตอนลูกยังเรียนอนุบาลอยู่ที่นั่นนั้นครอบครัวผมก็มักจะไปจ่ายกับข้าวที่นี่เป็นประจำ ภรรยาจะเป็นคนเดินจ่ายกับข้าว ส่วนผมก็รับหน้าที่นั่งเฝ้าลูกที่ชอบไปนั่งระบายสีตุ๊กตาปูนปลาสเตอร์ ลูกจะเรียกตลาดนัดนี้ว่าตลาดระบายสี
  

มีวันหนึ่งคุณแม่ท่านหนึ่งที่พาลูกมานั่งระบายสีที่โต๊ะเดียวกันก็ถามว่าลูกผมเรียนชั้นไหน ผมก็ตอบไปว่าเรียนอนุบาลอยู่ แกก็ถามต่อว่าที่โรงเรียนอนุบาลที่ลูกผมเรียนนั้นเขาสอนเด็กให้บวกเลขได้กี่หลักแล้ว ที่โรงเรียนที่ลูกแกเรียนนั้นเขาสอนให้เด็กบวกเลขสองหลักได้แล้ว ผมก็ตอบกลับไปว่าที่โรงเรียนที่ลูกผมเรียนนี้เขาไม่เน้นวิชาการ แต่เน้นให้เด็กสนุกกับการเรียน ตอนนี้หนังสือยังอ่านได้เฉพาะคำง่าย ๆ บางคำเท่านั้นเอง แล้วแกก็ชมว่าลูกผมระบายสีตุ๊กตาได้เรียบร้อยดีจัง ในขณะที่ลูกของแกนั้นระบายซะเละเทะไปหมด

หลังจากที่ลูกเข้าเรียนชั้นประถมแล้ว อยู่มาปีหนึ่งน้องคนหนึ่งที่ลูกเพิ่งจะเข้าเรียนชั้นป. ๑ ก็มาถามผมว่า ตอนลูกผมเข้าเรียนป. ๑ นั้นเขาอ่านหนังสือได้หรือยัง ผมก็ตอบว่าเพิ่งจะมาอ่านพอได้ตอนเทอม ๒ ส่วนลูกของน้องคนนั้นเขาอ่านหนังสือเป็นเล่มได้แล้วตั้งแต่จบอนุบาล จากนั้นเขาก็ถามผมต่อว่าส่งลูกไปเรียนพิเศษที่ไหนบ้างหรือเปล่า ลูกของเขาเองนั้นต้องส่งไปเรียนพิเศษด้านศิลปะ เพราะงานศิลปะที่อาจารย์มอบหมายให้ทำนั้นออกมาไม่ค่อยจะได้เรื่อง
 

อาจเป็นเพราะว่าผมไม่ได้เดือดร้อนเรื่องหาโรงเรียนให้ลูกเรียนชั้นประถม ตอนหาโรงเรียนอนุบาลก็เลยไม่ได้เลือกโรงเรียนที่เน้นให้เด็กไปสอบเข้าป. ๑ แต่เลือกโรงเรียนที่เน้นให้เด็กสนุกกับการเรียน และเปิดโอกาสให้เขาได้มีการพัฒนาการตามวัยของเขา
  

วิชาหนึ่งที่ผมรู้สึกว่ามีความสำคัญกับเด็กเล็กคือวิชาศิลปะ วิชานี้มันไม่มีคำตอบที่ถูกหรือผิด มันเป็นจินตนาการหรือความรู้สึกนึกคิดของแต่ละคนที่จะแสดงออกมา และยังเป็นวิชาที่ดีสำหรับการฝึกฝนกล้ามเนื้อมัดเล็ก (เช่นนิ้วมือ) การทำงานประสานกันระหว่างประสาทตาและการควบคุมมือ และเป็นพื้นฐานที่ดีสำหรับการฝึกเพื่อการทำงานละเอียดที่ใช้มือทำ ไม่ว่าจะเป็นการระบายสีไม่ให้ล้ำแนวกรอบ การใช้มือในการปั้น วางเรียงสิ่งของ และประดิษฐ์สิ่งของต่าง ๆ

ในห้องปฏิบัติการเคมีที่ผมทำงานอยู่นั้นมันก็มีงานหลายอย่างที่ต้องใช้การควบคุมมือและนิ้วมือและการประสานการทำงานกับสายตาที่ดี ตัวอย่างง่าย ๆ ตัวอย่างหนึ่งเห็นจะได้แก่การใช้ปิเปต
  

สมัยที่ผมเรียนหนังสือนั้นอาจารย์ผู้สอนจะสอนให้ใช้นิ้วหัวแม่มือในการควบคุมการดูดของเหลวเข้าสู่ปิเปต คือกำลูกยางไว้ในมือ ไล่อากาศออกจากลูกยาง สวมลูกยางเข้ากับด้านบนของปิเปต แล้วค่อย ๆ คลายนิ้วหัวแม่มือเพื่อดูดของเหลวเข้าปิเปต (รูปกลาง) เหตุผลที่ให้ใช้นิ้วหัวแม่มือก็เพราะสามารถควบคุมอัตราการดูดสารเข้าปิเปตได้ง่าย และพอดูดสารขึ้นมาเลยขีดที่ต้องการแล้วก็นำเอาลูกยางออก แล้วใช้นิ้วชี้ของมืออีกข้างหนึ่งปิดรูด้านบนของปิเปตเอาไว้ จากนั้นใช้กาขยับนิ้วชี้เพื่อปรับระดับของเหลวในปิเปตให้ตรงกับขีดบอกปริมาตร เหตุผลที่ใช้นิ้วชี้ก็เพราะเป็นนิ้วที่ไวต่อความรู้สึก ทำให้สามารถควบคุมการปรับระดับของเหลวทีละน้อย ๆ ได้ง่าย
  

มาช่วงหลัง ๆ พบว่านิสิตใหม่ส่วนใหญ่เวลาที่ใช้ปิเปตมักจะใช้นิ้ว ๔ นิ้วคือ ชี้ กลาง นาง และก้อย ในการบีบลูกยาง เข้าหาอุ้งมือ โดยมีนิ้วหัวแม่มือลอยอยู่ข้างบน (ท่าเหมือนกับการใช้ autopipette) และใช้นิ้วหัวแม่มือของมืออีกข้างหนึ่งคอยอุดรูด้านบนปิเปตเอาไว้ตอนถอดลูกยางออก (รูปซ้าย) ผมเคยถามเขาดูว่าทำไมถึงใช้วิธีนั้น บางคนก็บอกว่ามีอาจารย์สอนมาอย่างนั้น (ผมเดาว่าอาจารย์คนนั้นคงเป็นคนที่อายุน้อยกว่าผมหลายปีอยู่) บางคนก็บอกว่าเขาถนัดที่จะทำแบบนี้

ความเคยชินบางอย่างมันไม่ใช่ว่าจะแก้ไขไม่ได้ ตอนที่ผมหัดเป่าฟลุตใหม่ ๆ นั้นผมจะมีปัญหาเรื่องการกดนิ้วเสียงมีขั้นที่สอง คือกดผิดเป็นประจำ พอกดผิดครูผู้สอนก็จะเตือน ตอนแรกเขาก็งงเหมือนกันว่าทำไมผมถึงกดโน๊ตตัวนี้ผิดเป็นประจำ พอผมตอบเขาไปว่าผมไปชินกับการกดนิ้วของ recorder ครูผู้สอนก็เข้าใจทันที เพราะการกดนิ้วของฟลุตกับ recorder นั้นสำหรับโน๊ตหลาย ๆ ตัวนั้นค่อนข้างจะคล้ายกัน จะมีบางตัวที่แตกต่างกันค่อนข้างจะเยอะอยู่ โดยเฉพาะเสียงเรขั้นที่สองและเสียงมีขั้นที่สอง แต่มันก็ต้องใช้การฝึก แม้ว่าตอนนี้จะดีขึ้นมากแล้ว แต่ถ้าเผลอก็หลงไปบ้างเหมือนกัน ตอนที่หัดยิงปืนก็เช่นกัน ปัญหาหนึ่งที่ทำให้ยิงลงต่ำก็เพราะการขยุ้มไก (กระชากนิ้วชี้ที่ใช้เหนี่ยวไกเข้ามากระทันหัน) ครูผู้สอนก็บอกได้แต่เพียงว่าต้องใช้การฝึกหัด ค่อย ๆ ฝึกลากไกเข้าหาตัวอย่างสม่ำเสมอจนมันลั่นไปเอง แต่กว่าจะควบคุมได้ก็หมดกระสุนไปหลายกล่องเหมือนกัน (ดีที่ตอนนั้นกระสุนราคาเพียงครึ่งเดียวของตอนนี้)

คืนนี้คิดว่าบ่นมามากพอแล้ว ว่าแต่ว่าพวกคุณเอง มีความสามารถในการควบคุมการใช้นิ้วมือได้มากน้อยแค่ไหน

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๕ (ตอนที่ ๑๕) MO Memoir : Satruday 30 November 2556

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog
  

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวข้องกับงานของกลุ่ม DeNOx
  

เอกสารที่เกี่ยวข้องกับ Memoir ฉบับนี้คือ
  

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๔๘๙ วันอาทิตย์ที่ ๕ สิงหาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๔ (ตอนที่ ๒)" (เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog)
  

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๕๒ วันอาทิตย์ที่ ๑๘ สิงหาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๕ (ตอนที่ ๑๒)" (เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog)

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 :)

การวัดปริมาตรของเหลว MO Memoir : วันเสาร์ที่ ๑๖ สิงหาคม ๒๕๕๑

เป็นเรื่องปรกติที่การทำงานในห้องปฏิบัติเคมี เราจำเป็นต้องมีการตวงของเหลวในปริมาณต่าง ๆ กันเพื่อนำมาใช้โดยมีวัตถุประสงค์ต่าง ๆ กัน ทีนี้เนื่องจากในห้องปฏิบัติการจะมีเครื่องแก้วชนิดต่าง ๆ ที่ต่างก็มีขีดบอกปริมาตรของเหลว ปัญหาก็คือเครื่องแก้วแต่ละชนิดเหมาะกับการใช้งานในรูปแบบใด

1. Volumetric flask

ขวดวัดปริมาตร (Volumetirc flask) เป็นอุปกรณ์สำหรับใช้ในการเตรียมสารละลายเพื่อให้ได้ความเข้มข้นที่แน่นอน ขวดวัดปริมาตรแต่ละใบนั้นจะถูกสอบเทียบความถูกต้องสำหรับปริมาตรใดปริมาตรหนึ่งโดยเฉพาะ สังเกตได้จากระดับขีดบอกปริมาตรที่แต่ละขวดจะอยู่สูงไม่เท่ากัน แม้ว่าดูเผิน ๆ แล้วขวดแต่ละใบจะเหมือนกันก็ตาม แต่ในความเป็นจริงแล้วตัวขวดแต่ละใบจะมีรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกันอยู่ ทำให้เมื่อบรรจุของเหลวปริมาตรเท่ากัน จะทำให้ระดับของเหลวในขวดสูงไม่เท่ากัน

รูปที่ 1 Volumetric flask ขนาด 100 ml พึงสังเกตว่าขีดบอกระดับปริมาตรของเหลวในขวดแต่ละใบจะอยู่สูงไม่เท่ากัน

การใช้ขวดวัดปริมาตรให้ถูกต้องนั้น เวลาเติมของเหลวไม่ควรที่จะให้ของเหลวเปียกพื้นผิวปากขวดในบริเวณที่อยู่สูงเหนือขีดบอกระดับ เพราะถ้ามีของเหลวเปียกพื้นผิวปากขวดบริเวณที่อยู่สูงเหนือขีดบอกระดับและเราทำการเติมของเหลวเข้าไปจนสูงถึงขีดบอกระดับ ปริมาตรที่แท้จริงของของเหลวในขวดวัดปริมาตรจะ "มากกว่า" ปริมาตรที่เราต้องการ ในทางกลับกันถ้าเราเติมของเหลวลงไปจนพอดีกับขีดบอกระดับ (โดยที่ไม่มีของเหลวเปียกผิวแก้วในบริเวณที่อยู่สูงเหนือขีดบอกระดับ) แล้วทำการเขย่าหรือพลิกขวดวัดปริมาตรเพื่อให้ของสารละลายในขวดเป็นเนื้อเดียวกัน พอเราจับขวดวางตั้งเหมือนเดิมจะพบว่าระดับของเหลวในขวดจะอยู่ต่ำกว่าขีดบอกระดับ ทั้งนี้เป็นเพราะของเหลวในขวดบางส่วนไปเปียกเกาะติดผิวแก้วบริเวณที่อยู่สูงกว่าขีดบอกระดับ ในกรณีหลังนี้อย่าเติมของเหลวลงไปชดเชยเพราะจะทำให้ปริมาตรของเหลวในขวดมากเกินจริง

อีกสิ่งหนึ่งที่พบประจำคือเวลาที่ทำการการละลายของแข็งให้เป็นสารละลาย หลายรายทำโดยการเติมของแข็งเข้าไปในขวดแล้วเติมน้ำ (หรือตัวทำละลายใด ๆ) เข้าไปจนถึงขีดบอกปริมาตร จากนั้นจึงทำการเขย่าขวดเพื่อให้ของแข็งละลาย แล้วมักพบว่าจะละลายได้ยาก เพราะพอมีน้ำอยู่เต็มขวดแล้วการเขย่าขวดไม่ได้ทำให้น้ำเกิดการกวนที่รุนแรงเท่าใดนัก วิธีที่ดีกว่าคือเติมน้ำเข้าไปบางส่วนก่อน จากนั้นจึงเขย่าขวดให้ของแข็งในขวดละลายให้หมด (ระวังอย่าให้เปียกขึ้นมาจนสูงกว่าขีดบอกระดับ) จากนั้นจึงค่อย ๆ เติมน้ำลงไปเพิ่มเติม ถ้าเป็นขวดวัดปริมาตรขนาดใหญ่อาจต้องมีการเติมน้ำและเขย่าผสมหลายครั้งเพื่อให้มั่นใจว่าสารละลายในขวดเป็นเนื้อเดียวกัน เพราะถ้าเติมลงไปทีเดียวอาจพบว่าความเข้มข้นของสารละลายที่อยู่ก้นขวดจะมากกว่าความเข้มข้นของสารละลายที่อยู่ด้านบนของขวด (กรณีนี้จะเห็นได้ชัดถ้าสารละลายเดิมในขวดมีสี จะเห็นว่าสีสารละลายที่ก้นขวดจะเข้มกว่าส่วนที่อยู่ด้านบน และการเขย่าให้เป็นเนื้อเดียวกันจะยุ่งยากมากกว่า)

บางรายเห็นแก้ปัญหาด้วยการใช้แท่งแม่เหล็กกวน ซึ่งทำการกวนผสมได้ดี "แต่" เฉพาะของเหลวส่วนที่อยู่บริเวณลำตัวขวดเท่านั้น (ที่มีรูปร่างป้อม ๆ กลม ๆ) ของเหลวที่อยู่บริเวณคอขวด (ที่มีรูปร่างเรียวยาว) ไม่ได้ถูกกวนผสมไปด้วย ทำให้ต้องมีการพลิกขวดคว่ำเป็นระยะเพื่อให้สารละลายเป็นเนื้อเดียวกันทั้งขวด

2. Pipette

ปิเปต (Pipette) เป็นอุปกรณ์สำหรับใช้ถ่ายของเหลวจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่ง โดยทั่วไปจะใช้ถ่ายของเหลวในปริมาตรที่ไม่มาก (ที่เห็นใช้กันอยู่ทั่วไปก็เป็นปิเปตที่มีขนาดไม่เกิน 50 ml ส่วนขนาดที่ใหญ่กว่านี้จะมีหรือไม่นั้นไม่ทราบ เพราะไม่เคยเห็น) ปิเปตที่ใช้อยู่ในห้องปฏิบัติการเคมีมีอยู่ 2 ชนิดคือ Transfer pipette และ Graduate pipette

2.1 Transfer pipette

Transfer pipette เป็นปิเปตที่ตวงปริมาตรได้เพียงค่าใดค่าหนึ่งค่าเดียวเท่านั้น ปิเปตชนิดนี้แต่ละอันจะถูกสอบเทียบมาเฉพาะตัว สังเกตได้จากการที่ขีดบอกปริมาตรของปิเปตแต่ละอันจะอยู่ที่ระดับความสูงไม่เท่ากัน ทั้งนี้เป็นเพราะขนาดของกระเปาะแต่ตำแหน่งของกระเปาะเก็บของเหลวของปิเปตแต่ละอันต่างมีความแตกต่างกันอยู่

ปิเปตชนิดนี้ให้ความถูกต้องสูงในการตวงปริมาตรของเหลว การที่ขีดบอกปริมาตรอยู่ในบริเวณหลอดแก้วที่เล็กทำให้ถ้าปริมาตรของเหลวที่ตวงมาผิดไปเพียงเล็กน้อย จะมองเห็นการเปลี่ยนระดับความสูงของของเหลวได้ง่าย ข้อเสียของปิเปตชนิดนี้คือสามารถตวงปริมาตรของเหลวได้เฉพาะตามขนาดปิเปตที่ผลิตขายเท่านั้น ซึ่งมีอยู่ไม่กี่ขนาด

รูปที่ 2 Transfer pipette ขนาด 5 ml พึงสังเกตว่าขีดบอกระดับปริมาตรของเหลวของปิเปตแต่ละอันจะอยู่ที่ระดับความสูงไม่เท่ากัน

ปิเปตแบบนี้เมื่อปล่อยให้ของน้ำไหลออกจากปิเปตจะมีน้ำค้างอยู่ที่ปลายปิเปตเล็กน้อย แต่เดิมนั้นไม่ต้องทำการเป่าไล่น้ำที่ค้างอยู่นี้ออกจากปิเปต เพราะในการสอบเทียบนั้นได้คำนึงถึงปริมาตรน้ำที่ค้างอยู่นี้เอาไว้แล้ว แต่ปัจจุบันได้ยินว่ามีปิเปตรุ่นใหม่บางชนิดที่ออกแบบมาให้เป่าไล่น้ำที่ค้างอยู่ออกมาจนหมด (เขาบอกว่าปิเปตชนิดนี้จะมีลูกศรพิมพ์ติดไว้ทางด้านลูกยาง แต่ยังไม่เคยเห็นตัวจริงซักที เพราะสั่งซื้อปิเปตใหม่ทีไรก็ได้แต่ปิเปตแบบเดิมที่ไม่ต้องเป่าไล่) ที่เห็นเป็นปัญหาคือมีนิสิตที่ไปเรียนหนังสือกับอาจารย์ที่เพิ่งจบมาใหม่จากต่างประเทศ ทีนี้แกคงจะเคยใช้แต่ปิเปตที่ต้องเป่าไล่ พอมาสอนนิสิตเมืองไทยก็เลยคิดว่าเป็นเรื่องปรกติที่ต้องเป่าไล่น้ำที่ติดอยู่ที่ปลายปิเปตเสมอ ก็เลยสอนให้นิสิตเป่าไล่น้ำที่ติดค้างอยู่ออกมาด้วย แต่ปิเปตที่ใช้ในบ้านเราเป็นชนิดที่ไม่ต้องเป่าไล่ ก็เลยทำให้เกิดความสับสนในระหว่างหมู่ผู้เรียน (จริง ๆ แล้วนิสิตก็ไม่ได้สับสนหรอก เพราะคิดว่าเพื่อน ๆ ที่เรียนอีกตอนเรียนหนึ่งก็เรียนมาเหมือน ๆ กันและไม่คิดจะถามกันด้วย แต่พอเอาผู้ที่เรียนทั้งสองตอนเรียนมานั่งเรียนรวมกันแล้วถามคำถามนี้ ปรากฏว่ามี 2 คำตอบคือต้องเป่าไล่และไม่ต้องเป่าไล่ โดยทั้งสองฝั่งก็อ้างว่าอาจารย์สอนมาแบบนี้) คือเรียนวิชาเดียวกันแต่อาจารย์ผู้สอนคนละคนกัน ต่างบอกให้ทำในสิ่งที่ตรงข้ามกัน

2.2 Graduate pipette

Graduate pipette เป็นปิเปตที่วัดปริมาตรได้ต่อเนื่องกว่า transfer pipette แต่การวัดปริมาตรของ Graduate pipette จะอาศัยความเที่ยงตรงของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดแก้วที่นำมาทำปิเปต ซึ่งทั่วไปมักจะสมมุติว่ามีความสม่ำเสมอตลอดทั้งความยาวปิเปต (แต่ต่างปิเปตอาจแตกต่างกันได้ ดังแสดงในรูปที่ 3)

รูปที่ 3 Graduate pipette ที่มาจากผู้ผลิตสองราย รูปแถวบนจะเห็นว่าระยะห่างระหว่างขีดบอกปริมาตรของปิเปตแต่ละอันจะแตกต่างกัน แสดงว่าหลอดแล้วที่นำมาใช้ทำปิเปตมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่แตกต่างกัน ส่วนปิเปตแถวล่างจะเห็นว่าระยะห่างระหว่างขีดบอกปริมาตรของปิเปตแต่ละอันจะเท่ากัน แสดงว่าผู้ผลิตเชื่อมั่นว่าหลอดแล้วที่นำมาใช้ทำปิเปตแต่ละอันมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่เท่ากัน

สิ่งหนึ่งที่ต้องคำนึงคือเวลาที่ทำการสอบเทียบความถูกต้องในการวัดปริมาตรของปิเปตจะใช้น้ำเป็นของเหลวสอบเทียบ ดังนั้นการวัดปริมาตรจะถูกต้องแน่นอนเมื่อทำการตวงน้ำ ถ้าเป็นการตวงของเหลวชนิดอื่นที่มีความหนาแน่น ความหนืด หรือแรงตึงผิว ที่แตกต่างจากน้ำไปมาก จะทำให้ปริมาตรที่ติดค้างอยู่ปลายปิเปตแตกต่างออกไป ปัญหานี้จะเกิดถ้าเราตวงสารในปริมาตรน้อย ๆ เช่นใช้ Graduate pipette ขนาด 10 ml ตวงของเหลวที่มีความหนืดสูง (เช่นกรดกำมะถันเข้มข้น) ปริมาตร 2 ml การปิเปตกรดเข้มข้นมาจนถึงขีด 8 ml แล้วปล่อยให้ไหลออกจนสุดจะมีความผิดพลาดมากกว่าการที่ปิเปตกรดมาเกินปริมาตรที่ต้องการแล้วปล่อยออกไป 2 ml ทั้งนี้เป็นเพราะปริมาตรกรดที่ติดค้างอยู่ที่ปลายปิเปตจะแตกต่างจากปริมาตรน้ำ (ซึ่งเป็นของเหลวที่ใช้ในการสอบเทียบความถูกต้อง) ที่ติดค้างอยู่ที่ปลาย ดังนั้นถ้าทำการปิเปตกรดมาจนถึงระดับหนึ่งเช่น 6 ml และปล่อยให้ไหลออกจนถึงขีด 8 ml จะได้กรดเข้มข้นในปริมาตร 2 ml ที่ถูกต้องมากกว่า

3. Measuring cylinder

กระบอกตวงเป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรที่มีให้เลือกหลายขนาด ในห้องปฏิบัติการเคมีก็มีใช้ตั้งแต่ขนาด 10 ml ไปจนถึง 1000 ml กระบอกตวงแต่ละอันที่ซื้อมาจะผ่านการตรวจสอบความถูกต้องจากสำนักงานกลางมาตราชั่งตวงวัด กรมการค้าภายใน กระทรวงพาณิชย์ โดยผู้ตรวจสอบจะออกหนังสือสำคัญรับรองความถูกต้องและทำเครื่องหมายเลขลำดับลงบนกระบอกตวง โดยจะเขียนไว้เป็นร่องรอยถาวรบนผิวแก้ว (จะอยู่บริเวณปากของกระบอกตวง โดยหมายเลขลำดับที่เขียนลงไปจะต้องตรงกับหมายเลขลำดับในหนังสือสำคัญที่แนบมาพร้อมกับกระบอกตวง) จะว่าไปแล้วดูเหมือนว่าจะเป็นเครื่องแก้วในห้องทดลองเพียงชนิดเดียวที่มีหนังสือสำคัญรับรองความถูกต้อง

รูปที่ 4 กระบอกตวงพร้อมหนังสือสำคัญแสดงการรับรอง

สเกลบอกปริมาตรบนกระบอกตวงจะอาศัยความเที่ยงตรงของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดแก้วที่นำมาทำ (พึงสังเกตว่าระยะห่างระหว่างขีดบอกปริมาตรแต่ละขีดจะเท่ากันเสมอ) เมื่อเปรียบเทียบกับปิเปตแล้ว ปิเปตจะให้ความถูกต้องที่ดีกว่าเพราะปิเปตมีพื้นที่หน้าตัดของบริเวณที่ทำขีดเครื่องหมายไว้เล็กกว่า การอ่านระดับความสูงบริเวณขีดเครื่องหมายผิดพลาดจึงทำให้ปริมาตรที่ผิดพลาดไปน้อยไปด้วย มีบางรายเตรียมสารละลายโดยการชั่งสารใส่ในบีกเกอร์ และใช้กระบอกตวงตวงของเหลวและเทลงไปละลายสารในบีกเกอร์ วิธีการนี้ใช้ได้ถ้าไม่ต้องการใช้สารละลายที่มีความเข้มข้นที่เที่ยงตรงในระดับที่จะนำไปใช้ในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ที่เคยใช้คือใช้เตรียมสารละลายกรดหรือเบสสำหรับใช้ในการสะเทินสารเคมีก่อนทิ้ง ในการเตรียมสารละลายเพื่อนำไปใช้ในงานวิเคราะห์เชิงปริมาณแล้วควรเตรียมโดยการใช้ขวดวัดปริมาตรจะถูกต้องมากกว่า

นิสิตหลายรายชอบเอากระบอกตวงไปเป็นที่ทับกระดาษกันกระดาษ (คู่มือการทำการทดลองหรือกระดาษจดผลการทดลอง) โดนลมพัดปลิวในระหว่างการทำการทดลอง ทีนี้กระบอกตวงเป็นเครื่องแก้วที่มีจุดศูนย์ถ่วงสูง เวลาที่ไม่มีของเหลวบรรจุอยู่ก็จะมีน้ำหนักเบา พอลมพัดกระดาษกระดาษก็ปลิวอยู่ดี ทำให้กระบอกตวงล้มจนปากแตกไปหลายอัน ต้องเอาไปให้ช่างเป่าแก้วตัดส่วนที่แตกหักออกไปเพื่อเอาส่วนล่างที่ยังใช้งานได้อยู่มาใช้งานใหม่ นอกจากนี้ยังเห็นอีกหลายรายที่ใช้กระบอกตวงในการเตรียมสารละลายที่ต้องการทราบความเข้มข้นแน่นอน คือผสมสารละลายในกระบอกตวงแล้วใช้แท่งแก้วคนให้สารละลายเข้ากัน แทนที่จะใช้ขวดวัดปริมาตรซึ่งเป็นวิธีที่ถูกต้อง

4. Erlenmeyer flask & Beaker

ขวดรูปชมพู่ (Erlenmeyer flask) และบีกเกอร์เป็นอุปกรณ์หนึ่งที่มีผู้นำมาใช้ในการตวงของเหลว แต่ขีดเครื่องหมายที่อยู่ข้างขวดรูปชมพู่หรือบีกเกอร์นั้นเป็นขีดบอกปริมาตรโดยประมาณเท่านั้น (คลาดเคลื่อนได้ถึง 5%) ถ้าหากลองทดลองตวงน้ำใส่ในบีกเกอร์ใบหนึ่ง (เช่นถึงขีด 200 ml) แล้วนำน้ำนั้นไปเทใสในบีกเกอร์อีกใบหนึ่ง จะไม่เป็นเรื่องแปลกที่จะพบว่าปริมาตรน้ำที่อ่านได้จากสเกลของบีกเกอร์ใบหลังนั้นจะไม่เท่ากับที่อ่านได้จากบีกเกอร์ใบแรก อุปกรณ์สองชิ้นนี้เหมาะสมแก่การตวงของเหลวในปริมาณคร่าว ๆ เท่านั้น ไม่สามารถนำมาใช้วัดปริมาตรที่แน่นอนได้

รูปที่ 5 (ซ้าย) Erlenmeyer flask หรือขวดรูปชมพู่ และ (ขวา) Beaker