ความกระด้าง (Hardness) ของน้ำกับปริมาณของแข็งทั้งหมด ที่ละลายอยู่ (Total Dissolved Solid - TDS) MO Memoir : Wednesday 18 September 2567

ในช่วงที่หลักสูตรของภาควิชายังให้นิสิตปี ๒ เรียนวิชาเคมีวิเคราะห์นั้น ในส่วนของวิชาปฏิบัติการก็มีการทดลองให้นิสิตทำการวิเคราะห์น้ำดื่ม เรียกว่าถ้าอยากรู้ว่าที่กินอยู่นั้นประกอบด้วยอะไรบ้าง ก็ให้ไปเอามาทดลอง ค่าที่วัดก็ประกอบด้วย ความเป็นด่าง (alkalinity), ความกระด้าง (hardness) และค่าการนำไฟฟ้า (conductivity)

การวัดค่าความเป็นด่างของน้ำดื่มคือการวัดปริมาณ HCO₃^-, CO₃^2- และ OH^- สำหรับน้ำดื่มที่ได้มาจากแหล่งน้ำธรรมชาติแล้ว ปริมาณ HCO₃^- และ CO₃^2- ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของน้ำว่าไหลผ่านหินปูน (CaCO₃) มาหรือเปล่า แต่ไม่ควรพบ OH^- และถ้าพบ OH^- ในแหล่งน้ำธรรมชาติก็น่าสงสัยว่ามันน่าจะมีอะไรที่ไม่ปรกติ

การวัดความกระด้างคือการวัดปริมาณไอออนที่มีประจุตั้งแต่ 2+ ขึ้นไป โดยตัวหลักที่พบในธรรมชาติก็จะเป็น Ca²⁺ โดยอาจพบ Mg²⁺ บ้าง ซึ่งตรงนี้ก็ขึ้นกับแหล่งที่มาของน้ำอีก สำหรับน้ำที่ไหลผ่านหินปูนนั้นก็จะมีทั้งความกระด้างและความเป็นด่าง แต่บางรายก็จะนำเอาน้ำนั้นไปผ่านกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน (ion-exchange) โดยเปลี่ยน Ca²⁺ เป็น Na⁺ หรือกำจัดไอออน ก็ทำให้ความกระด้างนั้นหายไป

ส่วนการวัดค่าการนำไฟฟ้าก็เป็นการวัดปริมาณ "ไอออน" ที่อยู่ในน้ำนั้น ไม่ได้มองเห็นเฉพาะแค่ไอออนที่มีประ ประจุตั้งแต่ 2+ ขึ้นไปที่เป็นตัวทำให้น้ำกระด้าง พวกประจุ 1+ ก็มองเห็นเช่นกัน แต่พวกนี้ไม่ได้ทำให้น้ำกระด้าง)

รูปที่ ๑ ภาพผลการทดลองที่เห็นคนแชร์ต่อกันมา ผมอ่านภาษาญี่ปุ่นไม่ออก แต่รู้ว่าการเอาตัวเลขค่า TDS ไปแปลเป็นค่าความกระด้างนั้นมันทำไม่ได้

ตัวทำละลายที่เป็นโมเลกุลมีขั้ว (เช่น น้ำ เอทานอล) มันสามารถนำไฟฟ้าได้บ้าง แต่ก็จัดว่าต่ำมากเมื่อเทียบกับเวลาที่มีไอออนละลายอยู่ อย่างเช่นน้ำบริสุทธิ์จะมีค่าการนำไฟฟ้าที่ต่ำมาก (จนบางงานถือว่าเป็นฉนวนไฟฟ้าได้) แต่ถ้ามีเกลือแร่ละลายอยู่จะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้นมาก ที่เราโดนไฟฟ้าดูดเวลาที่อยู่ในที่ชื้นแฉะหรือตัวเปียกน้ำ ก็เป็นเพราะน้ำทั่วไปมักจะมีเกลือแร่ละลายปนอยู่ จึงทำให้มันนำไฟฟ้าได้ดีมาก ด้วยเหตุนี้จึงมีการนำเอาค่าการนำไฟฟ้าของน้ำมาบ่งบอกถึงปริมาณของแข็งที่ละลายอยู่ในน้ำ ทำนองว่าถ้าน้ำนั้นมีค่าการนำไฟฟ้าสูง ก็จะมีของแข็งละลายอยู่มาก

แต่มันก็ไม่จริงเสมอไป

แก๊สที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออน เช่นแก๊สกรดต่าง ๆ (เช่น HCl) เมื่อละลายน้ำจะทำให้ค่าการนำไฟฟ้าสูงขึ้นมาก (ดูรูปที่ ๒) แต่ถ้านำไประเหยน้ำนั้นจนแห้ง มันจะไม่เหลืออะไร หรือในกรณีของน้ำตาลทราย ถ้าเราเอาน้ำตาลทรายไปละลายน้ำ น้ำเชื่อมก็ถือว่าเป็นน้ำที่มีของแข็งละลายอยู่ แต่ถ้าวัดค่าการนำไฟฟ้าของน้ำเชื่อมมันไมได้เปลี่ยนแปลงไปมาก

วิธีที่ถูกต้องที่สุดในการวัดปริมาณของแข็งที่ละลายอยู่ในน้ำคือการนำน้ำไประเหยแล้วดูว่ามีของแข็งเหลือตกค้างในปริมาณเท่าใด เพราะมองเห็นเฉพาะส่วนที่เป็นของแข็งที่ละลายอยู่ (มองไม่เห็นแก๊สที่ละลายอยู่) และยังมองเห็นของแข็งที่ละลายน้ำแล้วไม่แตกตัวเป็นไอออนด้วย (เช่นน้ำตาลทราย) แต่วิธีการนี้มีข้อเสียคือใช้เวลามาก

สิ่งที่เห็นตอนให้นิสิตทำแลปวิเคราะห์น้ำดื่มคือค่าการนำไฟฟ้านั้นสัมพันธ์กับกระบวนการผลิตน้ำดื่ม น้ำดื่มที่ผลิตด้วยกระบวนการ reverse osmosis จะมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ เพราะมันเอาไอออนต่าง ๆ ออกจากน้ำไปมาก นิสิตบางคนก็คิดว่าน้ำที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำจะเป็นน้ำดื่มที่ดี พอถามว่ากล้าดื่มน้ำกลั่นไหม (ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าพวกที่แสดงในตารางในรูปที่ ๑ อีก) ก็ตอบกลับมาว่าไม่กล้า

น้ำที่ผลิตด้วยกระบวนการแลกเปลี่ยนไปออนด้วยการนำเอาไอออน 2+ ออกไป แล้วแทนที่ด้วยไอออน 1+ ที่เบากว่าจะมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูง น้ำพวกนี้ถ้านำมาวัดค่าการนำไฟฟ้าจะพบว่าสูงกว่าน้ำประปาหรือน้ำแร่อีก แต่พอวัดค่าความกระด้างกลับตรวจไม่พอ ในทางตรงกันข้ามน้ำแร่ที่เขาโฆษณาไว้ข้างขวดว่าอุดมไปด้วยแร่ธาตุต่าง ๆ นอกจากจะพบว่ามีค่าการนำไฟฟ้าที่สูงแล้ว ยังพบว่ามีความกระด้างสูงด้วย สูงกว่าน้ำประปากรุงเทพอีก

บางคนไม่กล้ากินน้ำประปา (แม้ว่าจะต้มสุกแล้วก็ตาม) ด้วยเกรงว่ากินแล้วจะเป็นนิ่ว แต่สามารถดื่มน้ำแร่ได้อย่างสบายใจ ทั้ง ๆ ที่น้ำแร่มีความกระด้างสูงกว่าอีก

รูปที่ ๒ ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำเมื่อมีสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไอออนละลายอยู่ ที่ระดับความเข้มข้นต่าง ๆ

น้ำดื่ม (คิดสักนิดก่อนกดแชร์ เรื่องที่ ๑๑) MO Memoir : Saturday 3 March 2561

ด้วยว่าที่มีคำถามเป็นข้อความเข้ามาถามความเห็นทางโทรศัพท์เมื่อเย็นวานนี้ ผมก็ตอบกลับไปว่ายังไม่ขอให้ความเห็นด้วยการพิมพ์ข้อความผ่านโทรศัพท์ เพราะเรื่องมันยาว และอันที่จริงก็ได้ให้ความเห็นกลับไปแล้วทางหน้า facebook เมื่อคืนที่ผ่านมา แต่คิดว่าความเห็นดังกล่าวน่าจะพอมีประโยชน์อยู่บ้าง ก็เลยต้องขอนำมาบันทึกไว้ในที่นี้

แต่ก่อนอื่นขอแนะนำให้ใช้ "สติ" ในการอ่านข้อความที่ผมเขียนต่อไปนี้ เพราะแต่ละท่าน (โดยเฉพาะท่านที่เรียนมาทางสายวิทยาศาสตร์และยังพอมีพื้นฐานวิชาเคมีหลงเหลืออยู่บ้าง) ต่างมี "ปัญญา" ที่จะพิจารณาเหตุผลอยู่แล้วว่ามันสมเหตุสมผลหรือไม่ครับ เพราะจะว่าไปเรื่องราวมันก็ไม่ได้ใช้ความรู้เกินเคมีพื้นฐาน หรืออย่างมากก็เคมีวิเคราะห์เลย

รูปที่ ๑ ส่วนหนึ่งของข้อความจากหน้า Preface ของคู่มือขององค์การอนามัยโลก บอกให้รู้ว่าคู่มือฉบับนี้เป็นฉบับที่รวมเอาข้อมูลที่จัดทำขึ้นในปีค.ศ. ๒๐๑๑ (พ.ศ. ๒๕๕๔) และส่วนเพิ่มเติมที่จัดทำขึ้นในปีค.ศ. ๒๐๑๖ (พ.ศ. ๒๕๕๙) เข้าด้วยกัน

๑. เรื่องแรกคือ "น้ำดื่ม" นั้น "ต้องประกอบ" ด้วยอะไรบ้าง ตรงนี้มันไม่มีข้อกำหนดครับ มันมีแต่เกณฑ์ "ต้องไม่มี (เชื้อโรค สารเคมี หรือแร่ธาตุที่เป็นอันตราย)" ในปริมาณเกินมาตรฐานที่กำหนด แต่อย่างแรก เอาเป็นว่ามี สี กลิ่น รส ไม่เป็นที่รังเกียจ
 

ถ้าไปกำหนดว่าน้ำดื่มที่ "ดี" นั้นต้องไม่มีมี ไม่มีกลิ่น และไม่มีรส ดังนั้นพวกน้ำ ชา เก็กฮวย อัญชัญ ตะไคร้ กระเจี๊ยบ ฯลฯ ก็ต้องถือว่าเป็นน้ำดื่มที่ "ไม่ดี" ไปด้วย  เพราะมันต่างมีสี มีกลิ่น และมีรส

รายละเอียดเรื่องเกี่ยวกับคุณภาพน้ำดื่มนี้ ทางองค์การอนามัยโลก (WHO) จัดทำเอกสารเผยแพร่ที่สามารถดาวน์โหลดได้ฟรีครับ เป็นเอกสารชื่อ "Guidelines for drinking-water quality, 4th edition, incorporating the 1st addendum"

ลิงค์ดาวน์โหลด http://www.who.int/water_sanitation_health/water-quality/guidelines/en/

ใน Chapter ที่ 12 เรื่อง Chemical hazards in drinking-water ของเอกสารดังกล่าวยังมีรายการสารแต่ละตัวที่ได้มีการพิจารณาถึงความเป็นอันตรายว่ามีมากน้อยแค่ไหน แต่ถ้าขี้เกียจไปอ่านจากเอกสารฉบับเต็ม ก็สามารถไปค้นดูจากรายการเรียงตามลำดับอักษรได้ครับได้ที่

ลิงค์ดาวน์โหลด http://www.who.int/water_sanitation_health/water-quality/guidelines/chemicals/en/

๒. ไอออนหลักที่ทำให้น้ำในธรรมชาติมีความกระด้าง (hardness) คือไอออน Ca²⁺ และ Mg²⁺ ซึ่งถ้ามี "มากเกินไป" มันส่งผลต่อรสชาติของน้ำได้ และส่งผลต่อการซักล้างด้วยการใช้สบู่ 
  

ที่ต้องเน้นย้ำคำว่า "มากเกินไป" ก็เพราะว่าต้องการให้เข้าใจว่าน้ำดื่มนั้นมันสามารถมีไอออนเหล่านี้ได้ ไม่ใช่ต้องไม่มี (อย่างที่มีคนบางกลุ่มพยายามสร้างภาพนั้นขึ้น) ดังนั้นการลดความกระด้างจึงต้องมุ่งเน้นไปที่การลดปริมาณไอออนสองตัวนี้ในน้ำ (อันที่จริงพวกที่มีประจุบวกตั้งแต่ 2+ ขึ้นไปเช่น Fe²⁺ ก็ก็ปัญหาเรื่องความกระด้างเช่นกัน เพียงแต่ถ้าเป็นไอออนของโลหะทรานซิชันมันมักจะมีสี ทำให้เราสังเกตเห็นด้วยตาเปล่าได้ก่อน ส่วนไอออนของโลหะอัลคาไลน์ (เช่น Na⁺ และ K⁺) และอัลคาไลน์เอิร์ทเช่น Ca²⁺ และ Mg²⁺ นั้นมันไม่มีสี)
 

ความเข้มข้นของไอออนCa²⁺ และ Mg²⁺ ในแหล่งน้ำนั้นขึ้นอยู่กับว่าน้ำนั้นไหลผ่านบริเวณใดมาบ้าง แหล่งน้ำจืดที่ไหลผ่านพื้นที่ที่มีหินปูน (เช่นน้ำในแม่น้ำที่ไหลจากภาคเหนือลงมายังภาคกลางของประเทศไทย) มันจะละลายหินปูน (คือ CaCO₃) ออกมาด้วย

๓. ไอออนคาร์บอเนต (carbonate หรือ CO₃^2-) ของ Ca²⁺ และ Mg²⁺ เป็นเกลือที่ละลายได้น้อยในน้ำร้อน ดังนั้นเมื่อนำน้ำที่มีเกลือคาร์บอเนตของ Ca²⁺ และ Mg²⁺ ไปต้ม เกลือเหล่านี้จะตกตะกอนออกมาเป็นตะกรันให้เราเห็น ดังนั้นน้ำที่เหลือจากการต้มจะมีปริมาณแร่ธาตุพวกนี้ "ลดลง" ความกระด้างของน้ำจะ "ลดลง" ความกระด้างของน้ำที่เกิดจากไอออนคาร์บอเนตนี้เรียกว่าความกระด้างชั่วคราว (temporary hardness) ไอออนคาร์บอนเนตนี้มีฤทธิ์เป็นด่าง มันยังมีประโยชน์ตรงที่ช่วยสะเทินกรดที่มากับน้ำฝนด้วยครับ ช่วยป้องกันแหล่งน้ำไม่ให้มีค่า pH ที่ต่ำเกินไปด้วย
 

แต่ถ้าเป็นเกลือคลอไรด์ (chloride หรือ Cl^-) หรือซัลเฟต (sulphate หรือ sulfate หรือ SO₄^2-) ของ Ca²⁺ และ Mg²⁺ เกลือพวกนี้จะไม่ตกตะกอนออกมาเมื่อนำไปต้ม ดังนั้นน้ำที่ต้มแล้วไม่เห็นการเกิดตะกอนก็ไม่ได้แปลว่ามันไม่มีความกระด้างหรือไม่มีแร่ธาตุละลายอยู่ แต่อาจเป็นเพราะแร่ธาตุที่ละลายอยู่นั้นมัน "ละลายได้ดีในน้ำร้อน" ความกระด้างแบบนี้เรียกว่าความกระด้างถาวร (permanent hardness)
 

น้ำประปาที่ใช้น้ำจากแหล่งน้ำบางแหล่งที่ได้น้ำที่ไม่ได้ไหลผ่านบริเวณที่มีหินปูน (เช่นอ่างเก็บน้ำทางภาคตะวันออกบางแหล่งที่รับน้ำฝนที่ซึมซับผ่านชั้นทรายหรือเส้นทางการไหลของน้ำนั้นไม่ได้ผ่านชั้นหินปูน น้ำพวกนี้ถ้าเอามาต้มแล้วไม่ค่อยเห็นการเกิดตะกรันก็ไม่แปลกครับ แต่ไม่ได้หมายความว่าน้ำนั้นมันไม่มีไอออนหรือความกระด้างเลย
 

แต่การต้มน้ำจนทำให้ความเข้มข้นไอออนที่หลงเหลือในน้ำนี่สูงขึ้นได้ต้องเป็นการระเหยน้ำออกไปในปริมาณมากเลยครับหรือไม่ก็ต้องเป็นน้ำที่ต้มแล้วไม่มีเกลือแร่ตกตะกอนเป็นตะกรันออกมา คือมีแต่น้ำระเหยออกไป แต่สำหรับการต้มในกระติกน้ำร้อนไฟฟ้าที่มีฝาปิดนั้น เราจะเห็นนะครับว่าน้ำจะเดือดก่อนโดยที่ปริมาณน้ำที่ระเหยไปนั้นน้อยมาก แบบถ้าไม่สังเกตดี ๆ ก็คงมองไม่เห็น
 

อุตสาหกรรมที่ใช้น้ำในปริมาณมากและคุณภาพน้ำส่งผลต่อการทำงานของกระบวนการผลิตหรือผลิตภัณฑ์ที่ได้ การลดความกระด้างของน้ำก่อนนำไปใช้จึงเป็นสิ่งสำคัญ (แม้ว่าปริมาณความกระด้างนั้นไม่มีปัญหาสำหรับการเป็นน้ำดื่มก็ตาม) วิธีการที่ง่ายที่สุดที่สามารถลดความกระด้างแบบชั่วคราวลงได้ก็คือ "การต้มน้ำ" (มันช่วยลดทั้งความกระด้างแบบชั่วคราวและไล่ออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำออกไปด้วย)

๔. น้ำก็เป็นแหล่งที่ให้แร่ธาตุแก่ร่างกายแหล่งหนึ่งนะครับ แม้ว่าจะในปริมาณที่ไม่มากเท่าอาหารก็ตาม เวลาเราเล่นกีฬาเสียเหงื่อมากเรายังต้องกินน้ำผสมแร่ธาตุเลย (ความเข้มข้นแร่ธาตุอาจเยอะหน่อย) ก็ไม่เห็นมีใครกลัวอะไร เพียงแต่ถ้าเรากำหนดเป็น "น้ำดื่ม" ธรรมดา มันจะมีเรื่อง กลิ่น สี และรส เข้ามายุ่ง แร่ธาตุบางตัวที่มีปริมาณมากบางครั้งมันก็ทำให้น้ำมีรสชาติ แต่ตรงนี้ก็ขึ้นอยู่กับแต่ละคน บางคนก็ไม่ชอบ บางคนก็เฉย ๆ บางคนก็ชอบ
 

ตอนที่ผมสอนแลปเคมีวิเคราะห์นิสิตป.ตรี ก็ให้นิสิตเอาน้ำดื่มบรรจุขวดขายหลากหลายยี่ห้อมาวัด ความเป็นด่าง (alkalinity ที่เป็นตัวบ่งบอกถึงปริมาณคาร์บอเนต (CO₃^2-) และไบคาร์บอเนต (HCO₃^-)) ความกระด้าง (hardness ที่เป็นตัวบ่งบอกถึงปริมาณไอออนบวกของโลหะตั้งแต่ 2+ ขึ้นไป) และค่าการนำไฟฟ้า (conductivity ที่เป็นตัวบ่งบอกถึงปริมาณแร่ธาตุทั้งหมดที่ละลายอยู่ในน้ำ) อยู่เป็นประจำ เทียบกับน้ำประปาและน้ำดื่มจากตู้กดน้ำเย็น จะเห็นเลยครับว่ามันมีความแตกต่างกันอยู่มาก ตรงนี้ขึ้นอยู่กับว่าน้ำนั้นผลิตด้วยกระบวนการอะไร
 

ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดคือน้ำดื่มบรรจุขวดบางยี่ห้อที่บางคนไม่ชอบเพราะว่ามันมี "รส" อันนี้เป็นผลมาจากเกลือแร่ที่ละลายอยู่ครับ น้ำดื่มยี่ห้อนี้มีนิสิตเอามาเป็นตัวอย่างวิเคราะห์ในการเรียนเป็นประจำ มันมีค่าการนำไฟฟ้า (conductivity) สูงครับ แต่ค่าความกระด้าง (hardness) เป็นศูนย์ และก็มีคาร์บอเนตปนอยู่เล็กน้อย เพราะหยดฟีนอฟทาลีนลงไปก็ม้กจะเห็นสีชมพูจาง ๆ อยู่เป็นประจำ
 

แต่ถ้าเป็นน้ำแร่ (ที่มาจากพื้นที่ที่มีน้ำพุร้อนนะครับ ไม่ใช่จากที่ราบภาคกลางที่มาจากโรงงานเดียวกันกับที่ทำน้ำดื่มธรรมดาบรรจุขวด) พวกนี้มักจะเห็นทั้งความกระด้างและความเป็นเบส (alkalinity) สูงกว่าน้ำประปาเพียบ
 

ถ้ากลัวว่าน้ำที่ดื่มนั้นจะมีแร่ธาตุละลายปนอยู่ (โดยเฉพาะ Ca ที่กลัวเป็นนิ่ว) ต่อไปคงต้องเลิกกินน้ำแกงจืด น้ำซุบต้มกระดูก น้ำปลา ฯลฯ ครับ 
  

น้ำกลั่นเติมแบตเตอรี่รถยนต์ที่ก็มีความบริสุทธิ์สูงนะครับ สูงกว่าน้ำดื่มบรรจุขวดอีก เคยเอามาวัดค่าการนำไฟฟ้า ปรากฏว่าอยู่ที่ระดับเดียวกันกับน้ำกลั่นที่ใช้อยู่ในห้องทดลองของผมเลย ดังนั้นถ้าอยากกินน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงมากและไม่อยากกลั่นน้ำกินเองก็คงต้องไปหาน้ำกลั่นเติมแบตเตอรี่รถยนต์ (แบบไม่ใส่สีนะครับ แต่เดี๋ยวนี้เห็นน้อยลง) มาดื่มแทน
 

คนต้องการแคลเซียมเพิ่ม เช่นหญิงตั้งครรภ์เนี่ย บางทีหมอยังจ่าย CaCO₃ (แคลเซี่ยมคาร์บอเนต ไม่รู้ว่าจะเรียกว่าหินปูนสำหรับบริโภคได้ไหม) เม็ดละ 1000 mg ให้กินเลยนะครับ กลืนยาพร้อมน้ำตามลงไป พอไปถึงกระเพาะอาหารเดี๋ยวก็มีกรดเกลือ (Hydrochloric acid หรือ HCl ที่มีการนำมาใช้ทำน้ำยาล้างห้องน้ำสูตรละลายคราบหินปูน) ที่กระเพาะอาหารหลั่งออกมา ทำการละลายมันให้กลายเป็น Ca²⁺ ให้เอง และที่สำคัญคือไม่เห็นใครมีออกมาบ่นว่ากลัวเป็นนิ่วด้วย

๕. ในบ้านเรานั้นมีแหล่งเกลือแกง (Sodium chloride หรือ NaCl) ทั้งทางภาคเหนือและภาคตะวันออกเฉียงเหนือหลายแหล่งครับ (รวมทั้งโป่งเกลือที่อยู่ในป่าให้สัตว์กินด้วย) ที่เราเรียกว่าเกลือสินเธาว์ (ภาษาอังกฤษเรียก Rock salt) เกลือสินเธาว์มันมีข้อดีตรงที่มันมีสิ่งปนเปื้อนต่ำ ทำให้มันไม่ค่อยจับความชื้น เอามาใส่ขวดที่มีฝาเป็นรูแล้วสามารถเทให้มันไหลออกทางรูได้ง่าย ต่างจากเกลือที่มาจากน้ำทะเลที่มันจะเกาะติดกัน ต้องใช้วิธีตักเอา
 

ดังนั้นจึงไม่แปลกที่น้ำดิบที่นำมาทำน้ำประปาในพื้นที่ที่ห่างจากทะเลจะมีคลอไรด์ไอออน (หรือ Cl^-) ปนอยู่เล็กน้อย ยิ่งแถวกรุงเทพเนี่ยปีไหนแล้งมาก ตอนหน้าแล้งจะมีน้ำเค็มหนุนเข้ามาลึก (โดยเฉพาะในช่วงเวลาน้ำขึ้น) เข้าไปถึงนนทบุรี เรียกว่าอาจทำให้น้ำประปามีรสกร่อยได้เล็กน้อย

แถมการผลิตน้ำประปาในบ้านเรายังใช้คลอรีน (หรือเกลือไฮโปคลอไรต์) ฆ่าเชื้อโรคอีก ดังนั้นมันไม่แปลกหรอกครับที่น้ำประปาบ้านเราที่ไหลมาถึงแต่ละบ้าน จะมีคลอไรด์ไอออนปนอยู่เล็กน้อย

๖. การทดสอบคลอไรด์ไอออนในน้ำทำได้ไม่ยากครับ แค่หยดสารละลายซิลเวอร์ไนเทรต (AgNO₃) ลงไป ถ้าเห็นตะกอนขุ่นขาวเกิดขึ้นก็แสดงว่ามีคลอไรด์ปนอยู่ (คือเกิดเกลือซิลเวอร์คลอไรด์ AgCl ขึ้น)
 

วิธีการทดสอบนี้เป็นวิธีการทดสอบที่ไววิธีการหนึ่ง เครื่องแก้วในห้องแลปเคมีที่ล้างด้วยน้ำประปาแล้วปล่อยให้แห้งจะมีเกลือแร่ที่อยู่ละลายในน้ำประปาตกค้างบนผิวเครื่องแก้ว พอเอาน้ำกลั่นใส่ลงไป น้ำกลั่นนั้นก็จะไปละลายเอาเกลือแร่เหล่านี้ออกมา พอหยดสารละลายซิลเวอร์ไนเทรตลงไปก็จะได้ตะกอนขาว ดังนั้นก่อนใช้เครื่องแก้ว ถ้ากลัวปนเปื้อนพวกนี้ก็ต้องเอาน้ำกลั่นชะล้างผิวให้สะอาดก่อนครับ

 

ซิลเวอร์คลอไรด์ (Silver chloride AgCl) เป็นเกลือที่ละลายในน้ำได้น้อยมาก ยิ่งในน้ำมีคลอไรด์ไอออนมาก ปริมาณไอออนของโลหะเงิน (หรือเรียกให้โก้ ๆ หน่อยก็ซิลเวอร์) ที่จะละลายอยู่ในน้ำก็จะต่ำมากตามไปด้วย
  

เคยยืนดูนิสิตที่มีอาชีพพิเศษเป็นตัวแทนขายเครื่องกรองน้ำยี่ห้อหนึ่ง เขาเอาน้ำประปาในห้องแลปมาสาธิตให้เพื่อนดูด้วยการหยดสารละลายซิลเวอร์ไนเทรต (Silver nitrate AgNO₃) ลงไปแล้วมันเกิดตะกอนขุ่นขาวขึ้น แล้วเขาก็บอกว่าเห็นไหมว่าน้ำประปามันมีสิ่งเจือปนอยู่ แต่ถ้าผ่านเครื่องกรองน้ำที่เขาขายแล้วจะไม่เห็นตะกอนขุ่นขาว (การทดลองนี้บริษัทผู้ขายเป็นคนออกแบบวิธีการทดลองให้แต่ละคนที่นำเครื่องไปขายไปสาธิตให้กลุ่มเป้าหมายดู) 
 

ผมก็บอกกับนิสิตคนอื่นต่อหน้าเขาไปว่า ถ้าทำการทดลองแล้วเห็นตะกอนขุ่นขาวก็น่าจะแสดงว่าน้ำนั้นผ่านการฆ่าเชื้อโรคแล้ว เพราะบ้านเราใช้คลอรีนในการฆ่าเชื้อ ถ้าหยดซิลเวอร์ไนเทรตแล้วไม่เห็นตะกอนขุ่นขาวนั่นจะน่าวิตกกว่า เพราะไม่รู้ว่าน้ำนั้นผ่านการฆ่าเชื้อแล้วหรือไม่

รูปที่ ๒ บทความกล่าวถึงความสามารถในการฆ่าเชื้อโรคของโลหะเงิน ตีพิมพ์ในวารสาร Metal-Based Drugs 1994; 1(5-6): 467–482 ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2364932/ ท่อนบนมาจากหน้าแรกของบทความ ส่วนท่อนล่างมาจากหน้าที่สอง
  

๗. เกลือไนเทรต (nitrate NO₃^-) ของโลหะต่าง ๆ เป็นเกลือที่ละลายน้ำได้ดี แต่ตัวไอออนไนเทรตเองเป็นไอออนลบที่ถ้าหากมีปริมาณมากไปในก็ส่งผลกระทบต่อร่างกายได้ ในบางประเทศที่ใช้แอมโมเนียมไนเทรต (ammonium nitrate NH₄NO₃) เป็นปุ๋ยไนโตรเจนให้กับพืชที่ปลูก ก็จะมีไนเทรตส่วนเกินนั้นหลุดรอดลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติได้ แต่ที่บ้านเราเนี่ยตัวแอมโมเนียมไนเทรตถูกจัดให้เป็นวัตถุระเบิด ก็เลยต้องหันไปใช้ปุ๋ยยูเรียเป็นตัวให้ไนโตรเจนแทน (ก็แอมโมเนียมไนเทรตมันเป็นวัตถุระเบิดจริง แต่จัดเป็นประเภทแรงดันต่ำทางทหาร งานที่ไม่ต้องการความดันสูงมาก เช่นการระเบิดหินเพื่อนำหินมาใช้งานงานก่อสร้าง หรือการทำเหมือง ที่เพียงแค่ต้องการให้หินกระเทาะแยกตัวออกจากกัน ไม่ต้องการให้เศษหินปลิวกระเด็นไปไกล ก็ใช้แอมโมเนียมไนเทรตนี้เป็นวัตถุระเบิดกัน)

๘. ความสามารถของโลหะเงินในการฆ่าเชื้อโรคนั้นเป็นที่ทราบกันมานานแล้วครับ และก็มีใช้กันมานานแล้วด้วย อย่างน้อยก็ตั้งแต่ยุคสมัยกรีก (ลองไปหาบทความที่นำตัวอย่างมาแสดงในรูปที่ ๒ อ่านดูได้ครับ) แต่ประวัติศาสตร์ก็ไม่ยักมีการบันทึกผลกระทบจากโลหะเงินที่ปนเปื้อนในน้ำเหมือนดังเช่นกรณีของตะกั่วที่มาจากท่อส่งน้ำ ในบ้านเราที่เห็นมีแต่เครื่องซักผ้าและผงซักฟอก ที่โฆษณาว่าใช้โลหะเงิน (ซิลเวอร์นาโน) ในการฆ่าเชื้อโรค ทำให้ผ้าที่ซักไม่มีกลิ่น

รูปที่ ๓ จากหน้า ๔๑๕ ของเอกสาร "Guidelines for Drinking-water Quality" Fourth Edition, Incorporating The First Addendum เนื้อหาเขาว่าไว้อย่างไรบ้างก็ลองอ่านเอาเองก็แล้วกันนะครับ โดยเฉพาะย่อหน้าท้าย ๆ
 

๙. เราอาจแยกกลุ่มสารปนเปื้อนในน้ำที่ต้องทำการควบคุมออกได้เป็นสามกลุ่ม กลุ่มแรกคือไอออนต่าง ๆ ที่ะลายอยู่ โดยเฉพาะไอออนโลหะหนักที่มีความเป็นพิษสูง กลุ่มที่สองคือพวกสารเคมีต่าง ๆ โดยเฉพาะสารเคมีที่ใช้ในการเกษตร และกลุ่มที่สามคือพวกเชื้อจุลชีพ สิ่งปนเปื้อนเหล่านี้มีวิธีการควบคุมที่แตกต่างกัน บางเทคนิคนั้นสามารถจัดการได้มากกว่าหนึ่งกลุ่ม (เช่นการกลั่นที่แยกเอาไอออนออกจากน้ำและฆ่าเชื้อโรคได้ แต่ไม่สามารถจัดการกับสารเคมีที่ระเหยตามไอน้ำนั้นได้) การแลกเปลี่ยนไอออนก็สามารถทำได้แค่การกำจัดไอออนบางตัวได้ การให้โอโซนหรือแสงยูวีก็ทำได้เพียงแค่การฆ่าเชื้อโรคเท่านั้น
 

การฆ่าเชื้อโรคหมายถึงการทำให้เชื้อโรคตายนะครับ คือเป็นซากศพล่องลอยอยู่ในน้ำ ดังนั้นน้ำที่ผ่านการฆ่าเชื้อโรคแล้วจึงแปลได้ว่าเป็นน้ำที่ไม่มีเชื้อโรคที่มีชีวิตปนอยู่ แต่อาจเป็นน้ำที่เต็มไปด้วยซากศพของเชื้อโรคลอยล่องอยู่ก็ได้ครับ เว้นแต่ว่าน้ำนั้นจะกำจัดเชื้อด้วยการกรองเอาเชื้อโรคออก (เช่นใช้เทคนิคไมโครฟิลเตรชัน (microfiltration) หรือเทคนิคการกรองที่กรองได้ละเอียดกว่าเทคนิคนี้)
 

เทคนิคการฆ่าเชื้อโรคในน้ำมีด้วยกันหลากหลายเทคนิค และก็มีต้นทุนที่แตกต่างกันไปด้วย จะว่าไปแล้วสำหรับการผลิตน้ำประปาในบ้านเราหรือน้ำดื่มบรรจุขวดที่ขายกันอยู่ ผมเองก็ยังไม่เคยได้ยินว่ามีการใช้โลหะเงินในการฆ่าเชื้อโรคเลย (หรือผมตกข่าวก็ไม่รู้) พอมีคนถามมาเรื่องการปนเปื้อนของไอออนของโลหะเงินหรือ Ag⁺ ในน้ำดื่มก็เลยเกิดอาการงง ว่ามันจะคงอยู่ในน้ำดื่มได้อย่างไร (เว้นแต่จะไปซื้อซิลเวอร์ไนเทรตมาละลายน้ำดื่มเอง)
 

จะว่าไปปัญหาในบ้านเราขณะนี้ ผมว่าการปนเปื้อนสารเคมีที่ใช้ในการเกษตรที่ถูกชะลงแหล่งน้ำนั้นเป็นเรื่องที่ควรน่าวิตกกังวลมากกว่าครับ

ปัจจุบันเห็นหน้าเว็บหลายแห่งที่ดูชื่อหน่วยงานแล้วน่าเชื่อถือ แต่นำเสนอข้อมูลที่ไม่น่าเชื่อถือครับ ประเภทเอา forward mail ที่ส่งต่อ ๆ กันมาโดยไม่รู้แหล่งที่มาและตัวผู้เขียนมาโพสไว้หน้าเว็บก็มี และที่สำคัญคือไม่มีการตรวจสอบข้อมูลนั้นว่ามีความน่าเชื่อถือมากน้อยแค่ไหน ส่วนใหญ่จะเป็นข้อมูลที่ไม่มีการเปิดเผย ทำเหมือนกับว่าขอให้เหมือนว่ามีการทำงาน ด้วยการมีข้อมูลอะไรจากไหนก็ได้มาแปะไว้ที่หน้าเว็บก็พอ
 

และอีกประการหนึ่งที่สำคัญที่ควรต้องพิจารณาประกอบก็คือ ผู้เขียนบทความมีส่วนได้ส่วนเสียหรือผลประโยขน์อะไรที่จะได้รับจากบทความนั้นหรือไม่ด้วยครับ เพราะเคยเห็นมาเหมือนกันที่ชื่อผู้เขียนบทความนั้น (ซึ่งเขาเป็นคนเขียนเองจริงหรือเปล่าก็ไม่รู้) ที่ให้ข้อมูลเพื่อทำให้คนหวาดกลัวผลิตภัณฑ์ตัวหนึ่ง และดึงเข้าหาผลิตภัณฑ์ที่บริษัทที่เขาผลิตขึ้นแทน

ความน่าเชื่อถือของคนจะดูแต่เพียงแค่ว่าเขาจบการศึกษาสาขาไหนหรือสูงแค่ไหนไม่สำคัญหรอกครับ ดูการกระทำเป็นหลักดีกว่าครับ

น้ำด่าง น้ำอัลคาไลน์ น้ำดื่ม MO Memoir : Thursday 4 July 2556

เมื่อคืนวันจันทร์มีคนถามผมมาทาง facebook เรื่องเกี่ยวกับ "น้ำอัลคาไลน์" ที่มีคนทางบ้านเขามาเชิญชวนให้เขาดื่ม แถมยังถามเขาด้วยว่าประกอบด้วยอะไรบ้าง พอเขาตอบไปว่าไม่รู้ก็โดนว่าสวนกลับมาว่าเรียนวิศวกรรมเคมีแล้วเรื่องพวกนี้ไม่รู้ได้อย่างไร (ผมก็แปลกใจตรงที่ถ้าคนซื้อมาดื่มเขายังไม่สนเลยว่าเขาดื่มอะไรลงไป ทำไมเขาจึงสนใจมาคาดคั้นเอากับคนอื่นที่ไม่สนใจดื่มน้ำนั้นว่าน้ำที่เขาดื่มนั้นประกอบด้วยอะไรบ้าง) บังเอิญเห็นที่บ้านมีคนเอามาวางไว้ขวดนึง แถมในขณะนี้ทางแลปที่สอนอยู่ก็มีการทดลองเรื่องนี้อยู่พอดี ก็เลยถือโอกาสเอามาร่วมวงด้วยเลย

ที่จะเขียนต่อไปอาศัยความรู้ทางทฤษฎีที่เรียนมาและประสบการณ์ส่วนหนึ่งที่ประสบมา แต่ก็ไม่ได้เป็นเรื่องที่เกี่ยวกับน้ำด่างหรือน้ำอัลคาไลน์ที่มีคนเขาเอามาขายกัน โดยจะเขียนจากมุมมองของคนที่เป็นวิศวกรรมเคมีเขียนให้คนที่เป็นวิศวกรรมเคมีอ่าน ดังนั้น (โดยเฉพาะผู้ที่ไม่ใช่วิศวกรรมเคมี) กรุณาใช้วิจารณญาณในการอ่านด้วย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเริ่มมีกระแสน้ำดื่มเพื่อสุขภาพในอีกรูปแบบหนึ่งออกมา คือการดื่ม "น้ำด่าง" หรือเรียกให้เป็นฝรั่งหรือให้คนรู้สึกว่าเป็นวิชาการหน่อย (แต่คนฟังจะรู้ความหมายหรือเปล่าก็ไม่รู้) ว่า "น้ำอัลคาไลน์" ทำนองว่าเป็นภูมิปัญญาชาวบ้าน ใช้ดื่มเพื่อสุขภาพ (อันนี้ไม่ขอออกความเห็น) ช่วยไปลดความเป็นกรดให้กับเลือด (อันนี้ผมยังติดใจอยู่) ฯลฯ โดยรวมก็คือเห็นมีการเอาข้อมูลที่ว่าถ้าเลือดเป็นกรดจะไม่ดีต่อร่างกาย เป็นสาเหตุทำให้เกิดโรคต่าง ๆ (ตรงนี้เดี๋ยวค่อยว่ากันอีกที) 
  

ประเด็นหนึ่งที่สำคัญที่ผมสงสัยคือมันอยู่ตรงนี้คือ ถ้าเลือดมีความเป็นกรด แล้วดื่มน้ำที่เป็นด่าง ด่างที่อยู่ในน้ำจะเข้าไปสะเทินกรดในเลือดได้จริงเหรอ
 

รูปที่ ๑ (ซ้าย) ขวดน้ำตัวอย่างที่นำมาวิเคราะห์ บอกไว้ข้างขวดว่าทำจากเถ้าของกาบมะพร้าว (ขวา) น้ำในขวดมีลักษณะดูเหมือนว่าจะขุ่นเล็กน้อย ไม่ใสเหมือนน้ำดื่มปรกติ แต่มองไม่เห็นอนุภาคแขวนลอย เลยสงสัยว่าอาจจะมีอนุภาคแขวนลอยขนาดเล็กมากที่ตาเปล่ามองไม่เห็น แต่ยังใหญ่พอที่จะทำให้เกิดการกระเจิงแสงได้

เท่าที่ผมพอทราบคือปรกติร่างกายคนเราจะขับสารเคมีต่าง ๆ (อาจเป็นสารอินทรีย์หรือไอออนโลหะ) ได้ก็ต่อเมื่อสารเหล่านั้นอยู่ในโครงสร้างที่ละลายน้ำได้ พอละลายน้ำได้ก็จะแพร่เข้าสู่กระแสเลือด และไปกรองออกที่ไต ก่อนจะขับออกทางปัสสาวะ
 

ในกรณีของสารอินทรีย์นั้น ที่เห็นมีฤทธิ์เป็นเบสเห็นจะได้แก่พวกเอมีน (amine) ต่าง ๆ แต่สำหรับสารอินทรีย์ทั่วไป เวลาที่ร่างกายจะเปลี่ยนเป็นสารที่ละลายน้ำได้ ปฏิกิริยาเคมีในร่างกายมักจะทำการ ออกซิไดซ์ สารเหล่านั้นเพื่อทำให้เกิดเป็นโครงสร้างที่มีขั้วที่สามารถจับกับโมเลกุลน้ำได้ และหนึ่งในโครงสร้างสำคัญของสารอินทรีย์ที่จับกับโมเลกุลน้ำได้ที่เกิดจากการออกซิไดซ์ของร่างการคือหมู่ carboxyl (-COOH) ซึ่งมีฤทธิ์เป็นกรด 
  

ไอออนโลหะหลัก ๆ ที่เห็นอยู่ในพืชทั่วไปเห็นจะได้แก่แมกนีเซียม (Mg) และโพแตสเซียม (K) โดย Mg นั้นอยู่ในโครงสร้างคลอโรฟิลล์ (chlorophyll) ที่ใช้ในการสังเคราะห์แสง (แต่พืชก็ต้องดูดซึม Mg จากดินผ่านลำต้นไปส่งให้ที่ใบอยู่ดี) ส่วน K จะไปอยู่ที่ไหนนั้นผมก็ไม่รู้ รู้แต่ว่าปุ๋ยเคมีที่ใช้กันที่เรียกว่า NPK (อ่านปุ๋ยเอ็นพีเค) นั้นจะมีแร่ธาตุหลักอยู่ ๓ ตัวคือ ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) และโพแตสเซียม (K) ส่วนจะมีในสัดส่วนเท่าไรขึ้นอยู่กับชนิดปุ๋ย ดังนั้นจึงเห็นได้ว่าแร่ K และ P เป็นแร่ธาตุที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช (ไม่ยักมีปุ๋ย Mg) ส่วนพืชบางชนิดเช่นข้าวและไผ่จะมีการดูดซึมซิลิกอน (Si) เข้าไปด้วย โดยในข้าวจะมี Si อยู่เยอะที่ตัวแกลบ ถ้าเป็นต้นไผ่ก็จะอยู่ที่ลำต้น
 

แร่ธาตุเหล่านี้จะสะสมอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของพืชร่วมกับส่วนที่เป็นสารอินทรีย์ (C-H-O เป็นหลัก โดยมี N และ S ร่วมวงอยู่บ้าง) พอเราเอาพืชไปเผา ส่วนที่เป็นโครงสร้างสารอินทรีย์ก็จะสลายตัวไปเป็นแก๊ส เหลือแต่ส่วนที่เป็นแร่ธาตุที่จะกลายเป็นขี้เถ้าค้างอยู่
 

ผมไม่เคยเอาขี้เถ้าจากการเผาซากพืชไปวิเคราะห์ แต่ถ้าให้เดาจากชนิดแร่ธาตุที่มีอยู่ก็ขอเดาว่าน่าจะเป็นสารประกอบออกไซด์ (oxide - O^2-) ไฮดรอกไซด์ (hydroxide - OH^-) หรือฟอสเฟต (phosphate - PO₃^3-) ของไอออน Mg²⁺ และ K⁺ โดยอาจมีคาร์บอเนต (carbonate - CO₃^2-)/ไบคาร์บอเนต (bicarbonate - HCO₃^-) ที่เกิดจากออกไซด์และไฮดรอกไซด์จับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ที่เกิดจากการเผาไหม้เอาไว้ร่วมอยู่ด้วย และถ้ามีซิลิกอนอยู่ก็จะกลายเป็น SiO₂ ไป สารประกอบไฮดรอกไซด์และคาร์บอเนตนั้น ถ้าเผาที่อุณหภูมิสูงมากพอก็จะสลายตัวเป็นสารประกอบออกไซด์ได้
  

แต่ถ้าเป็นพืชที่ขึ้นในพื้นที่ที่ปนเปื้อนโลหะหนัก เถ้าที่ได้จากการเผาก็จะมีโลหะหนักที่พืชดูดซับขึ้นมาจากดินปะปนอยู่ด้วย
 

เกลือต่าง ๆ ที่ได้จากการเผาซากพืชที่กล่าวมาข้างต้นนั้นเป็นเกลือที่เมื่อละลายน้ำแล้วจะทำให้น้ำมีฤทธิ์เป็นเบส ดังนั้นจึงไม่แปลกที่คนโบราณจะใช้น้ำขี้เถ้านั้นในการทำสบู่และการชะล้างไขมัน เพราะตัวเบสเองสามารถทำให้โมเลกุลไขมัน (เป็นเอสเทอร์ระหว่างกรดไขมันกับกลีเซอรอล) แตกออกตรงพันธะเอสเทอร์ กลายเป็นหมู่คาร์บอกซิล (RCOO^-) ที่มีความเป็นขั้ว แต่ถ้าจะให้ดีก็ควรต้องนำไปทำเป็นสบู่ก่อน โดยโมเลกุลของสบู่จะเอาด้านที่ไม่มีขั้วไปจับกับโมเลกุลไขมัน และเอาด้านที่มีขั้วไปจับกับโมเลกุลน้ำ ทำให้ดึงเอาโมเลกุลไขมันมาล่อยลอยอยู่ในโมเลกุลน้ำได้
  

ในส่วนของตัวผมเองนั้นไม่รู้สึกแปลกใจอะไรถ้ามีคนมาบอกว่าเวลาเอาขี้เถ้ามาผสมกับน้ำจะทำให้น้ำที่ได้นั้นมีฤทธิ์เป็นด่าง และถ้าถามผมว่าน้ำนั้นควรประกอบด้วยแร่ธาตุอะไรบ้าง ที่เขียนมาข้างต้นก็คือแร่ธาตุกลุ่มที่ผมจะมองหาเป็นพวกแรก ๆ
  

ที่เขียนมานั้นเป็นการเตรียมน้ำด่างจากเถ้าที่ได้จากการเผาซากพืช แต่ยังมีน้ำด่างอีกประเภทหนึ่งที่เตรียมจากเครื่องที่ใช้ไฟฟ้า
 

ผมเองหารายละเอียดการทำงานของเครื่องผลิตน้ำด่างสำหรับบริโภคด้วยไฟฟ้าไม่ได้ รู้แต่ว่าในอุตสาหกรรมเคมีนั้นมีการผลิตน้ำด่างด้วยกระแสไฟฟ้ามานานแล้ว น้ำด่างที่ผลิตด้วยกระแสไฟฟ้าในอุตสาหกรรมคือการผลิต "โซดาไฟ" ด้วยการผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในสารละลาย NaCl

รูปที่ ๒ (บน) เอาไปวัดค่า pH พบว่าได้ค่าตั้ง 12.55 แสดงว่าที่เขาโฆษณาไว้ข้างขวดว่าเป็นชนิดเข้มข้นคา pH 12 นั้นเป็นอย่างที่เขาติดฉลากเอาไว้ (ล่าง) พอเอาไปวัดค่า conductivity พบว่าสูงถึง 10.21 mS/cm แสดงว่ามีไอออนจำนวนมากละลายอยู่ในน้ำนั้น

น้ำบริสุทธิ์นั้นนำไฟฟ้าได้ไม่ดี แต่ถ้ามีเกลือละลายอยู่จะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น ถ้าเราเอาน้ำบริสุทธิ์มาแล้วเติมกรด H₂SO₄ (กรดกำมะถันที่ใช้เติมแบตเตอรี่รถยนต์) ลงไปเล็กน้อยมา จุ่มขั้วไฟฟ้ากระแสตรงขั้วบวกและขั้วลบลงไปแล้วผ่านกระแสไฟฟ้า (ขั้วไฟฟ้าที่ใช้ควรจะทนต่อปฏิกิริยาหน่อยนะ เช่นเคลือบด้วยโลหะพลาทินัม (Pt หรือทองคำขาว) ไม่เช่นนั้นขั้วไฟฟ้าจะสลายตัวแทน) โมเลกุลน้ำจะแตกตัวออกเป็น H⁺ กับ OH^- โดย H⁺ จะไปรับอิเล็กตรอนที่ขั้วลบกลายเป็นแก๊สไฮโดรเจน ส่วน OH^- จะไปจ่ายอิเล็กตรอนที่ขั้วบวก เกิดเป็นแก๊สออกซิเจน ส่วนโมเลกุลกรด H₂SO₄ ใส่ลงไปเท่าใดก็ยังคงมีเท่านั้นเหมือนเดิม (แอโนด - anode คือขั้วที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ส่วนแคโทด - cathode คือขั้วที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน)
  

ทีนี้ถ้าเราเปลี่ยนเป็นเกลือ NaCl (เกลือแกงตามบ้าน) แทนกรดกำมะถัน ถ้าไปดูค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์จากตารางจะทำให้เราคาดว่าในกรณีนี้น่าจะเกิดแก๊สออกซิเจนที่ขั้วลบและไฮโดรเจนที่ขั้วบวกเหมือนกับตอนใช้กรดกำมะถัน แต่พอเอาเข้าจริงกลับพบว่าที่ขั้วลบยังเกิดแก๊สไฮโดรเจนอยู่ แต่ที่ขั้วบวกแทนที่ OH^- ที่เกิดจากน้ำแตกตัวเป็นไฮโดรเจนที่ขั้วลบจะไปจ่ายอิเล็กตรอนเพื่อกลายเป็นออกซิเจน กลับปรากฏว่าไอออน Cl^- จากเกลือแกงที่ใส่เข้าไปจะไปจ่ายอิเล็กตรอนและเกิดแก๊สคลอรีน (Cl₂) แทน ซึ่งเป็นผลจากการเกิด "over potential" สิ่งนี้ทำให้จำนวนไอออน OH^- ในน้ำเพิ่มมากขึ้นในขณะที่จำนวนไอออน Cl^- ลดลง น้ำจึงมีค่า pH หรือความเป็นด่างเพิ่มมากขึ้น กล่าวอีกอย่างคือเป็นการเปลี่ยนจากสารละลาย NaCl กลายเป็นสารละลายผสม NaCl + NaOH และถ้าปล่อยไว้นานพอก็จะได้สารละลาย NaOH หรือโซดาไฟแทน (สารละลายที่เขาใช้ใส่ท่อน้ำทิ้งเวลาอุดตันก็คือสารละลายโซดาไฟที่เข้มข้นมากนั่นเอง)

รูปที่ ๓ (บน) บีกเกอร์ใบซ้ายถ่ายหลังการไทเทรตด้วย EDTA ที่ใช้หาความกระด้าง (ไออนโลหะที่มีประจุตั้งแต่ +2 ขึ้นไป) โดยใช้ eriochrome black T เป็นอินดิเคเตอร์ ส่วนใบขวาถ่ายหลังจากการไทเทรตด้วย 0.01 M HCl และใช้ methyl red เป็นอินดิเคเตอร์เพื่อหาค่า alkalinity (ล่าง) ตัวอย่างผลการไทเทรตที่จดบันทึกเอาไว้
  

จากเท่าที่ได้เคยวิเคราะห์น้ำดื่มหลากหลายยี่ห้อเปรียบเทียบกับน้ำประปานั้น (ในแลปเคมีวิเคราะห์ปี ๒) พบว่าน้ำที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการ reverse osmosis (หรือที่เรียกกันว่า RO) นั้นจะมีเกลือแร่ละลายอยู่ในน้ำในระดับหนึ่ง และมักจะมีความเป็นเบสอยู่เล็กน้อยอยู่แล้ว ในขณะที่น้ำที่ผ่านกระบวนการ reverse osmosis นั้นปริมาณเกลือแร่ในน้ำจะลดต่ำลงมาก (วิ่งเข้าหาระดับน้ำกลั่น) ส่วนจะมีเกลือแร่อะไรบ้างนั้นขึ้นอยู่กับว่าน้ำนั้นมาจากแหล่งใด จากสถานที่ใด
  

ส่วนเบสที่ตรวจพบในน้ำดื่มที่ขายกันทั่วไปและน้ำประปา (ที่ได้ทำการทดลองกันในห้องแลประหว่างเรียน) พบว่าจะเป็นพวกคาร์บอเนต (CO₃^2-) และไบคาร์บอเนต (HCO₃^-) ไม่เคยตรวจพบเบสไฮดรอกไซด์ (OH^-)
  

ร่างกายของคนเรานั้นรักษาค่า pH ในเลือดให้คงที่ (ในช่วงเบส) ด้วยระบบบัฟเฟอร์ บัฟเฟอร์สำหรับค่า pH ที่เป็นเบสนั้นจะใช้กรดอ่อนและเกลือของกรดอ่อน จากที่ค้นข้อมูลดูพบว่าระบบบัฟเฟอร์ที่สำคัญในร่างกายคนเราคือระบบไบคาร์บอเนต (HCO₃^-) และฟอสเฟต (H₂PO₄^- และ HPO₄^2-) ไฮดรอกไซด์ (OH^-) นั้นแม้ว่าจะเป็นไอออนลบมีฤทธิ์เป็นเบสที่แรง แต่ไม่มีคุณสมบัติเป็นบัฟเฟอร์

การวัดค่าความเป็นเบสของน้ำหรือที่เรียกว่า "alkalinity" นั้นกระทำได้ด้วยการไทเทรตกับสารละลายกรด H₂SO₄ หรือ HCl โดยการไทเทรตในช่วงแรกนั้นจะใช้ phenolphthalein เป็นอินดิเคเตอร์ไทไทรตจากมีสีไปเป็นไม่มีสี การไทเทรตในช่วงนี้จะเป็นการไทเทรต OH^- และ CO₃^2- (และ HPO₄^3- ถ้ามี) ไปเป็น H₂O และ HCO₃^- (และ H₂PO₄^-) จากนั้นจะทำการไทเทรตช่วงที่สองโดยใช้ methyl red เป็นอินดิเคเตอร์ โดยในช่วงนี้จะเป็นการไทเทรต HCO₃^- (และ H₂PO₄^-) ไปเป็น H₂CO₃ (และ H₃PO₄) ปริมาณกรดที่ใช้ในช่วงการไทเทรต phenolphthalein จากมีสีเป็นไม่มีสี (ให้เป็นค่า V1) เทียบกับปริมาณกรดที่ใช้ในการไทเทรต methyl red จากสีเหลืองเป็นสีแดง (ให้เป็นค่า V2) จะบ่งบอกให้ทราบถึงสัดส่วนของ OH^- และ CO₃^2- (และ HPO₄^3- ถ้ามี) ในน้ำตัวอย่างนั้น ถ้า V1 มากกว่า V2 แสดงว่าน้ำนั้นมี OH^- ปนอยู่ (ปริมาณคำนวณได้จากผลต่างระหว่างค่า V1 กับ V2) แต่ถ้าค่า V1 น้อยกว่าค่า V2 แสดงว่าน้ำนั้นไม่น่าจะมี OH^- ปนอยู่
  

การหาปริมาณไอออนโลหะที่มีประจุตั้งแต่ 2+ (หรือการหาค่าความกระด้างของน้ำ) ขึ้นไปใข้การไทเทรตกับ EDTA เข้มข้น 0.01 M โดยใช้ eriochrome black T เป็นอินดิเคเตอร์ ในการไทเทรตนี้ EDTA จะจับกับไอออนตั้งแต่ 2+ ขึ้นไปในอัตราส่วน 1:1 ในกรณีของน้ำด่างที่เอามาไทเทรตนั้นผมเดาว่าตัวหลักน่าจะเป็น Mg²⁺

น้ำตัวอย่างที่ผมเอามาวิเคราะห์นั้นผมเอาไปวัดค่า pH และค่าการนำไฟฟ้าก่อน ผลออกมาเป็นอย่างไรก็ดูในรูปที่ ๒ เอาเองก็แล้วกัน ที่เคยวัดในแลประหว่างการสอนนั้นพบว่าน้ำประปาจากก๊อกน้ำในแลปวัดได้ค่าการนำไฟฟ้าระดับประมาณ 300 μS/cm ในขณะที่ของน้ำดื่ม RO จะอยู่ในช่วง 40-70 μS/cm ของน้ำดื่มทั่วไปที่ไม่ใช่ RO จะอยู่ในช่วง 100-600 μS/cm และของพวกน้ำแร่นั้นจะสูงกว่า 500 μS/cm แต่ทั้งนี้ก็มีการเปลี่ยนแปลงได้ตามฤดูกาล 
   

จากนั้นจึงนำน้ำตัวอย่าง 10 ml ไปหาค่า alkalinity ด้วยการไทเทรตกับสารละลาย HCl เข้มข้น 0.01 M พบว่าในช่วง phenolphthalein (จากมีสีเป็นสีหายไป) นั้นต้องใช้สารละลายกรด 26.0 ml และช่วง methyl red (จากสีเหลืองเป็นสีแดง) ต้องใช้สารละลายกรด 10.75 ml และเมื่อนำน้ำตัวอย่างไปไทเทรตกับสารละลาย EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) เข้มข้น 0.01 M พบว่าต้องใช้สารละลาย EDTA 4.8 ml (รูปที่ ๓)

มาถึงจุดนี้ผมไม่รู้ว่าคำถามที่เขาถามผมมาว่า "ถ้าเช่นนั้นผมเอายาลดกรดมาผสมน้ำกินจะได้ผลเหมือนกันหรือไม่" เขาได้คำตอบแล้วหรือยัง (ยาลดกรดบางยี่ห้อใช้สูตรที่ใช้สารประกอบ Mg ที่เป็นด่างด้วยนะ)

Memoir ฉบับถัดไปคงเป็นฉบับส่งท้ายปีที่ ๕ และขึ้นสู่ปีที่ ๖