เครื่องแก้ว
(บีกเกอร์
ขวดฟลาสก์ ฯลฯ)
ที่เคยเห็นในป้องปฏิบัติการเคมีทั่วไป
ถ้าไม่เป็น Pyrex
(ของบริษัท
Corning)
ก็เป็น
Duran
(ของบริษัท
Schott)
สำหรับการใช้งานธรรมดาทั่วไปก็ไม่เคยรู้สึกว่าต่างยี่ห้อกันจะให้ผลการทดลองที่แตกต่างกัน
แต่ถ้าเป็นการทดลองเกี่ยวกับการใช้
"แสง"
ในการทำปฏิกิริยา
ก็น่าคิดเหมือนกันว่าแก้วที่เราเห็นว่า
"ใส"
แบบไม่มีสีนั้น
มัน "ใส"
เหมือนกันหรือเปล่า
โดยทั่วไปเราตัดสินว่าวัสดุใดมีความ
"ใส"
หรือไม่นั้น
เราใช้การมองด้วยสายตาเป็นหลัก
และสายตาของเราก็มองเห็นแต่คลื่นแสงช่วง
visible
light ถ้าหากวัตถุนั้นยอมให้คลื่นแสงช่วง
visible
light ส่องผ่านได้ทุกความยาวคลื่น
เราก็จะเห็นมันใสแบบไม่มีสี
แต่ถ้ามันมีการดูดกลื่นคลื่นแสงช่วง
visible
lighi บางความยาวคลื่น
เราก็จะมองเห็นมันมีสีเฉพาะความยาวคลื่นที่ไม่ถูกดูดกลืน
(เช่นถ้ามันดูดกลืนแสงช่วงสีเหลือง-แดง
และช่วงม่วง-น้ำเงิน
เราก็จะมองเห็นมันมีสีเขียว)
ในการใช้งานกับความยาวคลื่นที่อยู่นอกช่วง
visible
light (เช่น
UV
หรือ
IR)
เราไม่สามารถใช้ความใสของวัสดุที่เห็นในช่วง
visible
light เป็นตัวตัดสินได้
เพราะสิ่งที่ใสในช่วง visible
light อาจทึบแสงในช่วงนอก
visible
light ได้
ปฏิกิริยา
"photocatalysis"
เป็นปฏิกิริยาหนึ่งที่ได้รับความสนใจกันมากในช่วงปัจจุบัน
โดยเฉพาะการใช้แสงในช่วง
UV
มากระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา
ในปฏิกิริยา photocatalysis
นี้จะทำการกระตุ้นตัวเร่งปฏิกิริยาก่อน
จากนั้นจึงค่อยให้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการกระตุ้นจากแสง
UV
นั้นเข้าไปทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้น
ซึ่งไม่เหมือนกับปฏิกิริยา
"photolysis"
ที่แสงนั้นไปทำให้โมเลกุลเกิดปฏิกิริยาโดยตรง
รูปที่
๑ การดูดกลืนคลื่นแสงในช่วง
UV-IR
ของแก้ว
pyrex
ของบริษัท
Corning
(จากเอกสาร
Technical
information ของบริษัท
Corning)
ในการทำการทดลองเกี่ยวกับปฏิกิริยา
photocatalysis
ด้วยแสง
UV
นั้นมีหลายปัจจัยที่ต้องคำนึง
ไม่เช่นนั้นอาจเกิดปัญหาในการเปรียบเทียบผลการทดลองได้
ปัจจัยแรกก็คือเรื่องของแหล่งกำเนิดแสง
UV
ที่แหล่งกำเนิดแต่ละชนิดนั้นผลิตแสง
UV
ที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน
แหล่งกำเนิดแสง UV
ที่ให้แสง
UV
พลังงานต่ำ
(เช่นช่วง
UV-A)
อาจทำให้เกิดเฉพาะปฏิกิริยา
photocatalysis
เท่านั้น
แต่แหล่งกำเนิดแสง UV
ที่ใช้แสง
UV
พลังงานสูง
(เช่นใช้หลอด
UV
ที่ใช้ในการฆ่าเชื้อ)
อาจสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยา
photolysis
ร่วมกับปฏิกิริยา
photocatalysis
ได้
รูปที่
๒ การดูดกลืนคลื่นแสงในช่วง
UV-IR
ของแก้ว
Duran
ของบริษัท
Schott
(จากเอกสาร
Schott
technical glassed : Physical and technical properties)
ปัจจัยที่สองก็คือวัสดุที่ใช้ทำภาชนะและรูปทรงของภาชนะที่ใช้ทำปฏิกิริยา
และทิศทางการให้แสง
ในกรณีของปฏิกิริยาที่เกิดในเฟสแก๊สนั้น
การทำปฏิกิริยาก็จะทำในภาชนะที่ปิดสนิท
ซึ่งแสงนั้นต้องส่องผ่านผนังภาชนะเข้าไปข้างใน
แต่ถ้าเป็นกรณีของการทำปฏิกิริยาในเฟสของเหลวนั้น
พบว่าบ่อยครั้งเป็นการทำปฏิกิริยาในภาชนะเปิด
(เช่นบีกเกอร์หรือขวดฟลาสก์ที่ไม่มีการปิดฝา)
ดังนั้นจะมีเส้นทางการเดินทางของแสงไปถึงสารละลายอยู่สองเส้นทางด้วยกัน
คือเส้นแรกที่เข้าทางปากภาชนะนั้นลงไปสู่สารละลายโดยตรง
และเส้นที่สองคือเส้นทางที่เดินทางผ่านผนังของภาชนะนั้น
แม้ว่าตัวภาชนะจะดูว่าใสเมื่อดูด้วยตาเปล่า
แต่มันก็ยังสามารถดูดกลืน
(หรือสะท้อน)
คลื่นแสงได้ในระดับหนึ่ง
(ดูกราฟในรูปที่
๑ และ ๒)
ดังนั้นการให้แสงด้วยการที่แสงนั้นไม่ต้องเดินทางผ่านผนังภาชนะกับการที่ต้องเดินทางผ่านผนังภาชนะ
ก็ย่อมต้องมีความแตกต่างกันอยู่บ้าง
สำหรับเครื่องแก้วทั่วไปที่ใช้กันนั้น
(ไม่ว่าจะเป็นแก้ว
Pyrex
หรือ
Duran
(8271)) สำหรับแก้วที่ให้แสงในช่วง
visible
light ผ่านได้ดี
เมื่อดูด้วยตาเปล่าจะมองไม่เห็นความแตกต่าง
แต่ถ้าพิจารณาในช่วงแสง
UV
ก็อาจแตกต่างกันมากได้
ดังเช่นข้อมูลขอที่นำมาแสดงในรูปที่
๑ และ ๒ เช่นถ้านำแก้ว Pyrex
กับ
Duran
8271 มาดูในช่วง
visible
light ก็จะเห็นว่ามันใสเหมือนกัน
แต่ถ้าเป็นช่วง UV
จะเห็นว่าแก้ว
Pyrex
จะยอมให้แสง
UV
ในช่วง
UV-B
(ช่วงความยาวคลื่น
280-320
nm) ผ่านได้บ้าง
ในขณะที่แก้ว Duran
8271 จะไม่ยอมให้แสงในช่วงนี้ผ่าน
แต่ถ้าต้องการใช้แสง UV
ในช่วง
UV-C
(ช่วงความยาวคลื่น
100-280
nm ที่ฆ่าเชื้อโรคได้นั้น)
มากระตุ้นการทำปฏิกิริยา
ก็ต้องไปหาภาชนะบรรจุที่ยอมให้แสงในช่วงนี้เดินทางผ่านได้
ดังนั้นการศึกษาปฏิกิริยา
photocatalysis
จึงจำเป็นต้องพิจารณาทั้งแหล่งกำเนิดแสง
UV
และวัสดุที่ใช้ทำเครื่องปฏิกรณ์
การเปลี่ยนไปใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นลง
แต่ไม่เปลี่ยนวัสดุที่ใช้ทำเครื่องปฏิกรณ์ที่ยอมให้แสงความยาวคลื่นที่สั้นลงนั้นผ่านไปได้
ก็อาจก่อให้เกิดปัญหาในการทดลองได้เช่นกัน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น