เมื่อไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) ผสมกับเบส MO Memoir : Saturday 2 April 2565

เบสสามารถเร่งให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สลายตัวเร็วขึ้น และในกรณีของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ความเข้มข้นสูงความร้อนที่คายออกมาจากการสลายตัวจะไปเร่งให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สลายตัวได้เองโดยไม่ต้องพิ่งเบส เหตุการณ์นี้เคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งแล้วในเรื่อง "การระเบิดจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ปนเปื้อนเบส" เมื่อวันเสาร์ที่ ๑๙ กุมภาพันธ์ ๒๕๖๕

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Bursting of a hydrogen peroxide tank" ที่ดาวน์โหลดได้ทางหน้าเว็บ "https://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/accident/19454_en/?lang=en" โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดเมื่อวันที่ ๘ กันยายนปีค.ศ. ๑๙๙๘ (พ.ศ. ๒๕๔๑)

เวลาประมาณ ๑๖.๓๐ น ณ ถังบรรจุไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ความจุ 85 m³ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เกิดการสลายตัวและเดือดล้นถังออกมา ทางโรงงานจึงได้ทำการเติมกรดฟอสฟอริก (H₃PO₄) 30 ลิตรเข้าไปในถังเพื่อทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในถังมีเสถียรภาพ แต่ไม่ประสบความสำเร็จ จึงได้ทำการถ่ายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในถังลงสู่พื้นที่รองรับ (ในบทความใช้คำว่า containment basin ซึ่งอาจเป็นแอ่งหรือบริเวณที่ให้ของเหลวในถังไหลระบายออกอยู่เฉพาะ ณ บริเวณนี้) และทำการเจือจางด้วยน้ำ ในขณะเดียวกันก็หล่อเย็นผนังด้านนอกของถังเก็บด้วยน้ำ

รูปที่ ๑ ส่วนหนึ่งของคำบรรยายเหตุการณ์ที่เกิด

ต่อมาเวลาประมาณ ๑๗.๓๐ น มีลำไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์พุ่งออกจาก manhole ที่เปิดอยู่ของถัง ถังเกิดการระเบิดและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กระจายเป็นบริเวณกว้างประมาณ 30 เมตร (รูปที่ ๑)

การสอบสวนพบว่าการสลายตัวเกิดจากสารละลายอัลคาไลน์ (alkaline solution) จากกระบวนการผลิตที่เข้ามาปนเปื้อนในถังเก็บไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ผ่านทางท่อ vent ร่วม บทความไม่ได้ให้รายละเอียดว่าสารละลายอัลคาไลน์ไหลเข้ามาทางท่อ vent ร่วมได้อย่างไร แต่บอกว่าหลังจากเกิดเหตุแล้วได้มีการดัดแปลงท่อ vent ร่วมนี้ไม่ให้สามารถดูดสารละลายอัลคาไลน์จากกระบวนการผลิตเข้ามาได้ (แสดงว่าการออกแบบเดิมมีปัญหา ทำให้เกิดการดูดสารละลายอัลคาไลน์จากกระบวนการผลิตไหลเข้ามาในท่อ vent ร่วมนี้ และสารละลายบางส่วนได้ไหลเข้าไปในถังเก็บไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

รูปที่ ๒ และ ๓ เป็นน้ำพุที่พุ่งผ่านรูเจาะบนฝาขวดพลาสติก HDPE เมื่อทำการผสมสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂ (เข้มข้น 50%) 70 ml + น้ำ 30 ml) และสารละลายเบสเข้าด้วยกัน (การทดสอบผลของเบสที่มีต่อการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมา) รูปที่ ๒ เป็นการผสมสารละลาย NaOH (0.1 M) 30 ml ส่วนรูปที่ ๓ เป็นการผสมสารละลาย Na₂CO₃ (0.05 M) 30 ml ในกรณีของสารละลาย NaOH นั้นพบว่าปฏิกิริยาเกิดในเวลาเพียงประมาณ 10 นาที ส่วนในกรณีของสารละลาย Na₂CO₃ นั้นพบว่าปฏิกิริยาเกิดหลังตั้งทิ้งไว้ประมาณ 3 ชั่วโมง 

รูปที่ ๒ น้ำพุที่เกิดจากสารละลาย H₂O₂ + NaOH พุ่งขึ้นสูงประมาณ 1.50 เมตร

 รูปที่ ๓ น้ำพุที่เกิดจากสารละลาย H₂O₂ + Na₂CO₃ พุ่งขึ้นสูงประมาณ 1 เมตรเศษ

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๙ (ตอนที่ ๔) MO Memoir : Wednesday 30 May 2561

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog
 

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นการปิดงานวิทยานิพนธ์ขอสมาชิกกลุ่มทั้งสองคนที่ผ่านการสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ไปเมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๒๔ และวันจันทร์ที่ ๒๘ พฤษภาคม ที่ผ่านมา

Aldol condensation ระหว่าง Benzaldehyde กับ Acetone MO Memoir : Tuesday 26 September 2560

แขกผู้มาเยือน ๒ รายที่แวะมาเยี่ยมผมเมื่อบ่ายวันศุกร์ที่ผ่านมานั้น มาพร้อมกับคำถามที่ว่าเขามีสารประกอบโลหะไฮดรอกไซด์/ออกไซด์ผสมที่มีฤทธิ์เป็นเบสที่หน่วยงานของเขาสังเคราะห์ขึ้นได้ จะสามารถนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง ในแง่การใช้เป็นตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา (ที่เรียกว่า catalyst support) หรือใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา 
  

(อันที่จริงผมก็ยังไม่มั่นใจว่าสารประกอบที่เขามีนั้นมีฤทธิ์เป็น "เบส" เสมอไปหรือไม่ เพราะเท่าที่ฟังจากองค์ประกอบไอออนโลหะที่เขามี ตัวหนึ่งนั้นมีฤทธิ์เป็นเบสแน่ ๆ แต่อีกตัวหนึ่งนั้นคิดว่ามันเป็น "amphoteric" คือในสภาวะที่เป็นกรดมันจะแสดงฤทธิ์เป็นเบส และในสภาวะที่เป็นเบสมันจะแสดงฤทธิ์ที่เป็นกรด)
 

การจะนำเอาสิ่งที่เขามีอยู่ในมือนั้นไปใช้เป็นตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา คงต้องมีการทดลองกันอีกยาวไกล แต่สิ่งที่น่าจะทำได้เร็วกว่าคือการหาทางนำเอามันไปใช้ในรูปของตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นคำถามที่เกิดขึ้นตามมาก็คือมีปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ไหนบ้างที่ใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ นอกเหนือไปจากปฏิกิริยา trans-esterification ที่ใช้ในการผลิตไบโอดีเซลในปัจจุบัน ที่แม้ว่าการใช้ NaOH จะมีปัญหาอยู่บ้างในแง่ของกระบวนการผลิต แต่เมื่อพิจารณาจากค่าใช้จ่ายรวมทั้งหมดแล้วก็ยังจัดว่าคุ้มค่าอยู่ และปฏิกิริยาหนึ่งที่มีการเอ่ยถึงขึ้นมาก็คือ "Aldol condensation"
 

Aldol condensation เป็นปฏิกิริยาระหว่างหมู่คาร์บอนิล (-C(O)-) ของโมเลกุลอัลดีไฮด์หรือคีโตนโมเลกุลหนึ่ง กับอัลฟาคาร์บอนอะตอม (α-carbon atom) ของโมเลกุลอัลดีไฮด์หรือคีโตนโมเลกุลอีกหนึ่ง (คู่ของสารที่เข้าทำปฏิกิริยากันไม่จำเป็นต้องมีอัลฟาคาร์บอนอะตอมทั้งคู่) ปฏิกิริยานี้ใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเป็นเบต้าไฮดรอกซีอัลดีไฮด์ (β-hydroxyaldehyde) หรือเบต้าไฮดรอกซีคีโตน (β-hydroxyketone) โดยอะตอมออกซิเจนของหมู่คาร์บอนนิลที่อัลฟาคาร์บอนอะตอมเข้าไปสร้างพันธะด้วยนั้นจะกลายเป็นหมู่ไฮดรอกซี (-OH) ที่สามารถเกิดปฏิกิริยาคายน้ำ (dehydration) ต่อเนื่องกลายเป็นพันธะคู่ C=C ได้

รูปที่ ๑ ปฏิกิริยา aldol condensation ระหว่าง benzaldehye 2 โมเลกุลกับ acetone 1 โมเลกุล เพื่อสังเคราะห์สารประกอบ dibenalacetone (หรือ dibenzilidenacetone) ที่สามารถใช้เป็นสารป้องกันแสงอาทิตย์ (sunscreen) ได้ (พึงสังเกตโครงสร้างโมเลกุลที่ประกอบด้วยพันธะคู่และพันธะเดี่ยวสลับกับ ที่ทำให้อิเล็กตรอนมีการเคลื่อนย้ายได้ตลอดทั้งโมเลกุล)
 

Dibenzalacetone เป็นสารเคมีตัวหนึ่งที่เตรียมได้จากปฏิกิริยา aldol condensation ระหว่าง acetone (ที่มีอัลฟาคาร์บอนอะตอมถึง 6 ตัว) และ benzaldehyde (ที่ไม่มีอัลฟาคาร์บอนอะตอม) โดยใช้ NaOH เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (รูปที่ ๑) อุณหภูมิการทำปฏิกิริยานั้นจะอยู่ที่ราว 20-25ºC เท่านั้นเอง การทำปฏิกิริยาดูเผิน ๆ ก็ไม่น่ามีอะไร แต่อันที่จริงพอจะต้องลงมือปฏิบัติมันก็มีอะไรให้พิจารณาอีกตั้งหลายอย่าง เช่น

๑. NaOH เป็นของแข็งที่ละลายน้ำได้ดี แต่ละลายใน acetone ได้ดีแค่ไหนก็ไม่รู้เหมือนกัน acetone ก็ละลายน้ำได้ดี benzaldehyde นั้นละลายใน acetone ได้ แต่ละลายน้ำได้น้อยมาก ดังนั้นจะทำอย่างไรจึงจะทำให้ทั้งสามสารอยู่ร่วมกันได้เพื่อที่จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้ จำเป็นต้องใช้ตัวกลาง (ที่เฉื่อย) ช่วยในการประสานเฟสไหม และถ้ามีการใช้ตัวกลาง จะแยกผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นที่เหลืออยู่ (รวมทั้งตัวเร่งปฏิกิริยา) ออกจากกันได้อย่างไร

๒. acetone เองก็สามารถทำปฏิกิริยา aldol condensation กับพวกเดียวกันเองได้ กลายเป็นสารประกอบ diacetone alcohol (รูปที่ ๒) ดังนั้นเราควรทำอย่างไรเพื่อที่จะให้มั่นใจว่า acetone ที่เติมเข้าไปนั้นทำปฏิกิริยาเฉพาะกับ benzaldehyde เท่านั้น โดยไม่ทำปฏิกิริยากับ acetone ด้วยกันเอง

วิธีการหนึ่งก็คือการใส่ benzaldehyde และทุกอย่างเข้าไปในระบบก่อน ปรับสภาวะระบบให้เหมาะสมกับการทำปฏิกิริยา จากนั้นจึงค่อย ๆ เติม acetone ลงไปทีละช้า ๆ พร้อมทั้งทำการปั่นกวนให้ acetone กระจายตัวไปอย่างรวดเร็ว แต่ก็เกิดคำถามตามขึ้นมาก็คือ จะทำอย่างไรกับ NaOH ที่ไม่ละลายใน benzaldehyde และจำเป็นไหมที่เบสที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะต้องอยู่ในสภาพไอออนในสารละลาย อยู่ในสภาพที่เป็นของแข็งได้ไหม ถ้าไม่ได้ ก็แสดงว่าต้องมีการใช้ตัวกลางที่ละลายได้ทั้ง NaOH และ benzaldehyde

รูปที่ ๒ ปฏิกิริยา aldol condensation ระหว่าง acetone 2 โมเลกุลเพื่อการสังเคราะห์สารประกอบ mesityl oxide (หรือ isobutenyl methyl ketone)

๓. aldol product ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่าง acetone กับ benzaldehyde ในขั้นตอนแรกนั้นก็มีอัลฟาคาร์บอนอะตอมเช่นกัน มีความเป็นไปได้มากน้อยเท่าใดที่ aldol product นี้จะทำปฏิกิริยาด้วยกันเอง

๔. ผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก aldol condensation ในช่วงแรกเป็นสารประกอบเบต้าไฮดรอกซีคีโตน ที่อุณหภูมิสูงมากพอในสภาวะที่มีเบสที่แรงมากพอ หมู่ไฮดรอกซิลจะเกิดปฏิกิริยา base catalyzed dehydration (ปฏิกิริยาคายน้ำ) กับอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม กลายเป็นพันธะ C=C ดังนั้นก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยา dehydration ตัว aldol product จะมีอัลฟาไฮโดรเจนอยู่ทั้งสองฝั่งของหมู่คาร์บอนิล (-C(O)-) ในสภาวะที่ทำปฏิกิริยานั้นเรามีความมั่นใจมากแค่ไหนว่า ปฏิกิริยา dehydration นั้นเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นต่อเนื่องอย่างรวดเร็วจนโมเลกุล acetone ไม่มีโอกาสที่จะทำปฏิกิริยาที่อัลฟาไฮโดรเจนอะตอมที่อยู่ระหว่างหมู่ไฮดรอกซิลและหมู่คาร์บอนนิล หรือโครงสร้างโมเลกุลของ aldol product นั้นทำให้ยากที่โมเลกุล acetone จะเข้าทำปฏิกิริยาที่ตำแหน่งดังกล่าว (ที่เรียกว่า steric effect)
 

๕. สารละลาย NaOH เป็นสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ในขณะที่ acetone เอง (อาจรวมถึงสารตัวกลางที่ใช้ในการประสานเฟสด้วย) ก็เป็นตัวทำละลายอินทรีย์ตัวหนึ่ง ถ้าจะทำการขยายขนาดให้ใหญ่ขึ้น ตัวอุปกรณ์ควรจะต้องทำจากวัสดุชนิดใด จึงจะสามารถทนได้ทั้งด่างและตัวทำละลายอินทรีย์

๖. จำเป็นไหมที่ปฏิกิริยาต้องเกิดในเฟสของเหลว เกิดในเฟสแก๊สได้ไหม โดยให้สารตั้งต้นไหลผ่านเบดตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเบส ถ้าเกิดในเฟสแก๊สได้ก็จะมีข้อดีตรงที่หมดปัญหาเรื่องการผสมกันระหว่าง fluid phase แต่ต้องไปพิจารณาประเด็นเรื่องค่าใช้จ่ายในการทำให้สารตั้งต้นเป็นไอระเหย

รูปที่ ๓ ตัวอย่างสิทธิบัตรปฏิกิริยา aldol condensation ของคีโตน

ปฏิกิริยา base catalyzed dehydration ที่ดึงหมู่ -OH ของ aldol product ออกทำให้เกิดพันธะ C=C นั้น ใช่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาที่เกิดได้ทันทีเสมอ ตรงนี้ขึ้นอยู่กับสารตั้งต้นด้วย อย่างเช่นในกรณีของ acetone ที่เกิดเป็น diacetone alcohol ก่อน มีการพบว่าเบสที่แรงพอที่ทำให้โมเลกุล acetone เกิดการควบแน่นเป็น aldol product ได้นั้น ใช่ว่าจะสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยา base catalyzed dehydration ได้เสมอไป (ดังเช่นสิทธิบัตรที่นำมาแสดงในรูปที่ ๓) หรืออย่างเช่นกรณีของการสังเคราะห์ pentaerythritol จากปฏิกิริยาระหว่าง acetaldehyde กับ formaldehyde นั้นพบว่าสามารถรักษาหมู่ -OH ทั้ง 4 หมู่ที่เกิดขึ้นได้โดยไม่ถูกเปลี่ยนไปเป็นพันธะ C=C (ดู Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๐๖๐ วันศุกร์ที่ ๙ ตุลาคม ๒๕๕๘ เรื่อง "Aldol condensation กับ Cannizzro reaction")
 

ประเด็นเรื่องผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียงก็เป็นเรื่องสำคัญที่ต้องพิจารณาเช่นกันในการขยายขนาด (ที่เรียกว่า scale up) ในระดับห้องปฏิบัติการนั้นของเสียที่เกิดขึ้นจากการทดลองในห้องปฏิบัติการมักจะถูกส่งไปกำจัดยังหน่วยงานอื่นที่รับทำหน้าที่นี้ แต่ถ้าเป็นระดับโรงงานอุตสาหกรรมเอง ตัวโรงงานผู้ผลิตมักจะต้องเป็นผู้รับทำหน้าที่ดังกล่าวเอง สิ่งที่เรามักจะเห็นกันก็คือเวลามีคนนำเสนอวิธีการสังเคราะห์สารที่ให้ค่าผลได้ (yield) ที่สูง เขามักจะไม่ให้รายละเอียดใด ๆ กับผลิตภัณพ์ข้างเคียงที่เกิดขึ้น (ส่วนปริมาณมันคำนวณได้จากสารตั้งต้นที่หายไป)

รูปที่ ๔ ตัวอย่างวิธีการเตรียม dibenzalacetone จากปฏิกิริยาระหว่าง acetone กับ benzaldehyde ในห้องปฏิบัติการ บทความนี้พูดถึงผลได้ (yield) ที่ได้จากวิธีการที่นำเสนอ แต่ไม่ได้ให้รายละเอียดใด ๆ เกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่เกิดขึ้น ซึ่งถ้าจะนำวิธีการนี้ไปขยายขนาด จำเป็นที่ต้องรู้ว่าผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่เกิดขึ้นนั้นประกอบด้วยสารใดบ้าง ในสัดส่วนเท่าใด เพื่อที่จะได้สามารถวางแผนการจัดการกับผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่เกิดขึ้นนั้นได้

วันนั้นผมก็บอกแขกทั้งสองรายนั้นไปว่า มาคุยกับผลคงไม่ได้ไอเดียอะไรเอาไปผลิตของขายหรอก แต่หวังว่าคงจะได้มุมมองใหม่ ๆ ในการมองปัญหาและตั้งคำถาม ที่พวกเขาอาจจะสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานของพวกเขาได้เท่านั้นเอง

แลปการไทเทรตกรด-เบส ภาคการศึกษาต้น ปีการศึกษา ๒๕๖๐ MO Memoir : Wednesday 30 August 2560

ทฤษฎีที่แต่ก่อนเรียนกันในระดับมหาวิทยาลัย ปัจจุบันมีการนำไปสอนกันในระดับมัธยม

ปฏิบัติการที่แต่ก่อนพอจะได้เรียนกันบ้างในระดับมัธยม ปัจจุบันต้องมาเริ่มต้นกันในระดับมหาวิทยาลัย

Memoir ฉบับนี้เป็นส่วนหนึ่งของบันทึกข้อความที่ผมส่งให้กับนิสิตวิศวกรรมเคมี ป.ตรี ปี ๒ หลังเสร็จสิ้นการเรียนการไทเทรตกรด-เบส เมื่อวันพฤหัสที่แล้ว ในสัปดาห์ที่สองของภาคการศึกษา และเป็นการทดลองแรกของการเรียน

การสอนปฏิบัติการนั้น ผมมองว่ามันมีลำดับการสอนคือ

เริ่มจากการทำให้ดูเป็นตัวอย่าง

จากนั้นให้ทดลองลงมือปฏิบัติ ภายใต้การกำกับดูแลของผู้สอน และปิดท้ายด้วย

การปล่อยให้สามารถทำการทดลองได้เองโดยอิสระ

แต่เดิมนั้นเรามองว่านิสิตที่ผ่านมาถึงภาควิชานั้น ได้ผ่านขั้นตอนการทดลองลงมือปฏิบัติ ภายใต้การกำกับดูแล และอาจมาถึงระดับสามารถปล่อยให้ทำการทดลองได้เองโดยอิสระ แต่เอาเข้าจริง ๆ กับพบว่า มุมมองดังกล่าวนั้นไม่สอดคล้องกับข้อเท็จจริงมาหลายปีแล้ว
 

นิสิตที่เข้ามาเรียนแลปเคมีกับผม มักมองว่าถ้าผลการทดลองออกมาผิดพลาด จะโดนหักคะแนนในรายงาน ทำให้เกิดความเกร็ง ความกังวล เวลาที่ให้ทำแลป ผมต้องบอกกับพวกเขาว่า สิ่งที่อยากได้ในการเรียนคือ ให้พวกคุณได้ "ลงมือปฏิบัติ" เพราะผลการทดลองที่จะเอามาวิเคราะห์ได้นั้นต้องได้มาจากปฏิบัติการทดลองที่ถูกต้อง และการที่จะปฏิบัติการทดลองได้ถูกต้องนั้น มันต้องผ่านกระบวนการฝึกมาก่อน ไม่ใช่ว่าอ่านคู่มือวิธีทำแลปที่แจกให้ แล้วจะทำได้ถูกต้องเลย (จะมีบ้างก็พวกที่ผ่านค่ายวิชาการบางค่ายมาแล้ว แต่เอาเข้าจริง ๆ ก็ยังสามารถทำให้พวกเขาสับสนได้ด้วยคำถามพื้นฐานง่าย ๆ) สิ่งที่อยากให้เรียนรู้ก็คือ การที่ได้ลงมือทำเองนั้น มันแตกต่างจากทฤษฎีที่เรียนมาอย่างไร สิ่งที่คิดว่ามันง่าย ๆ ใช้เวลาไม่นานนั้น เอาเข้าจริง ๆ แล้วมันเป็นอย่างไร เผื่อที่เวลาไปทำงานแล้วมีตำแหน่งสูงขึ้น จะได้เข้าใจผู้ใต้บังคับบัญชาว่างานที่สั่งให้เขาไปทำนั้น มันมีความยากง่ายหรือต้องใช้เวลานานเพียงใด และยังต้องมีความสามารถในการตรวจสอบผลที่ได้รับมาด้วย ว่ามีความน่าเชื่อถือที่จะนำมาวิเคราะห์ต่อหรือไม่
 

คำโบราณกล่าวไว้ว่า

สิบปากว่า ไม่เท่าตาเห็น

สิบตาเห็น ไม่เท่ามือคลำ

สิบมือคลำ ไม่เท่าทำเอง

ถ้าว่ากันตามนี้ การได้ลงมือทำเพียงครั้งเดียว ย่อมจะได้อะไรมากกว่าการได้ยินได้ฟังจากคนกว่าร้อยคน

ปัญหาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในการทดลองการไทเทรตกรด-เบสในสัปดาห์ที่แล้ว ขอนำบางปัญหามาเล่าสู่กันฟังดังนี้
 

๑. เรื่องของปริมาตรตัวอย่างที่จะใช้

ผมไม่ได้กำหนดปริมาตรตัวอย่างที่ต้องนำมาไทเทรต เพราะผมอยากให้นิสิตทดลองเอาเองว่ามันจะมีปัญหาอะไรหรือไม่ เวลาที่นิสิตมาถามผมว่าควรเอาตัวอย่างมาเท่าไรดี ผมบอกกับพวกเขาเพียงว่า ตรงนี้ไม่มีคำตอบที่แน่นอน แต่มีหลักการคือ ถ้าตัวอย่างมีความเข้มข้นสูงก็ไม่ต้องปิเปตมามาก (ค่อยเติมน้ำเพิ่มได้) แต่ถ้าตัวอย่างมีความเข้มข้นต่ำก็ต้องนำปิเปตมามาก (และไม่จำเป็นต้องเติมน้ำลงไปเจือจาง) ในกรณีที่เราไม่รู้ว่าตัวอย่างเป็นอะไร เราคงทำอะไรไม่ได้มากนอกจากทำการทดลองเบื้องต้นดูก่อน (เหมือนกับโยนหินถามทาง) หรืออาจใช้พีเอชมิเตอร์ช่วยในการประมาณค่าเบื้องต้นได้
 

การที่ไม่ได้กำหนดปริมาตรตัวอย่างให้นั้น เพราะต้องการจำลองสถานการณ์การทำงานจริงในบางเหตุการณ์ (อาจเป็นการวิเคราะห์ตัวอย่างนอกเหนือไปจากตัวอย่างประจำที่เคยวิเคราะห์) ในบางงานที่เคยเจอนั้น อย่าว่าแต่จะใช้ตัวอย่างเท่าใดเลย แม้แต่ตัวอย่างก็ยังไม่มีข้อมูลว่าเป็นอะไรหรือประกอบด้วยอะไรเลย

๒. ปริมาตร titrant ที่ต้องใช้เพื่อทำให้อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีสมบูรณ์ (ยกเว้น phenolphthalene)

ผมบอกว่าตัวอย่างที่เตรียมไว้ให้นั้นอาจเป็นสารละลายของกรด H₂SO₄ H₃PO₄ หรือ CH₃COOH แต่ผมไม่ได้บอกว่าขวดไหนเป็นสารละลายอะไร เพียงแต่บอกให้ทราบว่าถ้าคุณทดลองไทเทรตด้วยอินดิเคเตอร์ที่เปลี่ยนสีในช่วงพีเอชที่แตกต่างกัน และสังเกตปริมาตร titrant (สารละลาย NaOH) ที่ต้องใช้นับจากเมื่อเริ่มเห็นอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี ไปจนเปลี่ยนสีสมบูรณ์ คุณจะสามารถบอกได้ว่าขวดไหนควรจะเป็นสารละลายของกรดตัวไหน (ในการทดลองนี้เตรียมอินดิเคเตอร์ไว้ให้ ๔ ตัวคือ Methyl orange และ Methy red ที่เป็นสีในช่วงพีเอชที่เป็นกรด Bromthymol blue ที่เปลี่ยนสีคร่อมช่วงพีเอชทั้งกรดและเบส และ Phenolphthalein ที่เปลี่ยนสีในช่วงพีเอชที่เป็นเบส)
 

ปริมาตรดังกล่าวจะเป็นตัวบอกให้รู้ว่าอินดิเคเตอร์ที่ใช้นั้นมันจับตรงจุดสมมูล (equivalent point) ของการไทเทรตหรือไม่ ในกรณีที่พบว่าปริมาตรดังกล่าวมีค่ามาก (เช่นระดับหลาย ml ขึ้นไป) แสดงว่าอินดิเคเตอร์ดังกล่าวนั้นไม่น่าจะจับตรงตำแหน่งจุดสมมูลของการไทเทรต
 

ถ้าเป็นการไทเทรตกรดแก่ (หรือกรดอ่อนที่มีค่าคงที่การแตกตัวสูง) -เบสแก่ ปริมาตรตรงนี้จะน้อยมาก (เช่นครึ่งหยดหรือหนึ่งหยด)
 

แต่ปัญหาใหญ่เรื่องหนึ่งที่ประสบคือ นิสิตเรียนรู้ "สี" ของอินดิเคเตอร์จาก "ตัวอักษร" พอมาเจอของจริงเข้ามันก็เลยบอกไม่ได้ว่าสีที่เห็นนั้นเป็นสีสุดท้ายหรือยัง สีที่เห็นในตำราเรียนนั้นมันก็ยังผิดเพี้ยนจากความเป็นจริงได้

๓. การหาตำแหน่งจุดสมมูลของการไทเทรตโปรตอนด้วยการใช้พีเอชมิเตอร์

ตรงนี้มันมีคำถามว่า ในเมื่อมีพีเอชมิเตอร์อยู่แล้ว ทำไมต้องไทเทรตอีก เอาค่าพีเอชไปคำนวณความเข้มข้นของ "กรด" เลยไม่ได้หรือ คำตอบก็คือ "ไม่ได้" เพราะพีเอชมิเตอร์มันมองเห็นเฉพาะกรดที่แตกตัวให้โปรตอน กรดที่ไม่แตกตัวมันมองไม่เห็น ดังนั้นค่าพีเอชที่ได้จึงบ่งบอกเพียงแค่ค่าความเข้มข้นของ "โปรตอน" ไม่ใช่ความเข้มข้นของ "กรด"
 

ในกรณีของสารละลายที่ประกอบด้วยกรดที่มีความแรงแตกต่างกันผสมกันอยู่ ๒ ชนิดขึ้นไป ความชัดเจนของการเพิ่มค่าพีเอชนั้นขึ้นอยู่กับความแรงของกรดแต่ละตัว เช่นสมมุติว่าตัวอย่างนั้นมีกรดที่แตกตัวให้โปรตอนได้ ๑ ตัวอยู่ ๒ ชนิดที่มีความแรงแตกต่างกัน กราฟการเปลี่ยนแปลงค่าพีเอชของการไทเทรตโปรตอนตัวแรก (ของกรดตัวที่แรงกว่า) จะเพิ่มขึ้นอย่างเด่นชัดหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการให้โปรตอนของกรดตัวที่สองที่อ่อนกว่า ถ้าความแรงของกรดตัวที่สองนั้นอ่อนกว่าของตัวแรกมาก เราก็จะเห็นการเปลี่ยนแปลงค่าพีเอช ณ จุดสะเทินโปรตอนของกรดตัวแรกได้ชัดเจน (กรณีของกรด H₃PO₄) แต่ถ้ากรดตัวที่สองนั้นแตกตัวได้ดีมาก (คือแม้จะน้อยกว่าตัวแรก แต่ก็ใกล้เคียงกับของตัวแรก) เรามีสิทธิที่จะไม่เห็นการเพิ่มขึ้นของค่าพีเอชในจังหวะที่ทำการสะเทินตัวแรก แต่จะไปเห็นการเพิ่มขึ้นของค่าพีเอชที่ชัดเจนในการสะเทินตัวที่สอง (กรณีของกรด H₂SO₄)

๔. เรื่องการเปลี่ยนสีของ phenolphthalein

ปัญหาที่เกิดขึ้นก็คือนิสิตมักจะคิดว่าต้องให้เห็นแค่สีชมพูอ่อน อย่าให้เข้มกว่านั้น 
  

ถ้าเป็นการไทเทรตระหว่างกรดแก่-เบสแก่ จุดสมมูลจะอยู่ที่ค่า pH 7 แต่ phenolphthalein จะเปลี่ยนสีให้เห็นได้ที่ค่า pH ตั้งแต่ 8 ขึ้นไป ดังนั้นเมื่อเห็นสีของ phenolphthalein ก็แสดงว่าใส่ titrant เลยจุดสมมูลไปแล้ว ยิ่งสีเข้มมากก็ยิ่งแสดงว่าใส่เลยจุดสมมูลไปมาก
 

แต่ในกรณีของตัวอย่างที่เป็นกรดอ่อนนั้น จุดสมมูลจะอยู่ที่ค่า pH มากกว่า 7 ส่วนจะมากกว่าแค่ไหนนั้นขึ้นอยู่กับว่ากรดนั้นอ่อนแค่ไหน ยิ่งอ่อนมากก็ยิ่งห่างออกไปมาก ดังนั้นจะอิงตรงที่เมื่อเริ่มเห็นสีของ phenolphthalein แล้วก็ให้หยุดการไทเทรตเลยนั้นไม่ได้ เพราะจุดสมมูลอาจไปอยู่ในช่วง pH ที่ phenolphthalein แสดงสีสมบูรณ์แล้วก็ได้

๕ อื่น ๆ (ที่ดูเหมือนเป็นเรื่องไม่มีสาระ แต่เกิดขึ้นให้เห็นเรื่อย ๆ ในทุกปีการศึกษา)

- ไทเทรตโดยคิดว่าใส่ phenolphthalein แต่ในความเป็นจริงยังไม่ได้ใส่ (ตัวอย่างไม่ได้เข้มข้นมากหรอก ก็เล่นไม่ใส่อินดิเคเตอร์แล้วจะรู้ได้ยังไงว่าไทเทรตจนถึงจุดยุติแล้ว)

- หยดสารละลาย NaOH จากบิวเรตจนต่ำกว่าขีดวัดปริมาตรต่ำสุดของบิวเรต (แล้วจะอ่านค่าอย่างไร)

- ใช้ titrant จนเกือบหมด โดยที่ยังไม่ได้ทำการหาความเข้มข้นที่แน่นอน (standaradization) งานนี้ได้เริ่มทำใหม่

- เทสารละลาย NaOH ใส่บิวเรตในระดับที่สูงกว่าสายตา (ย้ำเสมอว่าอย่างทำ แต่ก็ลืมกันหลายราย)

- คุกเข่าตวงสารบนพื้นห้องปฏิบัติการ (อย่าคิดว่าพื้นห้องมันสะอาดนัก อาจมีเศษแก้วหรือสารเคมีซ่อนอยู่ก็ได้)

- เอาตัวอย่างมาไทเทรตโดยไม่ได้วัดปริมาตรที่แน่นอนของตัวอย่างที่นำมา (แล้วจะคำนวณความเข้มข้นอย่างไร)

- กลุ่มวันพุธ ทำสถิติกลับช้าสุดด้วยเวลา ๑๗.๔๕ น (ตามตารางสอนคือ ๑๖.๐๐ น)

การอ่านผลการทดลองการไทเทรตกรด-เบส (ตอนที่ ๓) MO Memoir : Wednesday 28 September 2559

อยากให้นิสิตทำข้อสอบไม่ได้หรือตอบผิดไหมครับ ไม่ยากหรอกครับ เพียงแค่
 

(๑) ถามอะไรที่เป็นพื้นฐาน ที่เป็นหลักการ (ใช้ได้ดีกับข้อสอบบรรยาย)
 

(๒) เอาข้อสอบข้อที่ยากสุดมาเป็นช้อ ๑. (ใช้ได้ดีกับข้อสอบคำนวณ)
 

(๓) ออกข้อสอบที่ "คล้าย" แต่ "ไม่เหมือน" ข้อสอบเก่าที่เฉลยไว้ (ใช้ได้ดีกับข้อสอบทั้งบรรยายและคำนวณ)

ช่วงบ่ายวันวาน ระหว่างการสนทนากับ Post Doc และเจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ของบริษัทแห่งหนึ่ง เกี่ยวกับปัญหาในการทำวิจัย และหัวข้อหนึ่งที่ถูกหยิบยกขึ้นมาระหว่างการสนทนาคือความสามารถของผู้วิจัย/ผู้ทำการทดลองในการวิเคราะห์ "ความถูกต้องของข้อมูลดิบ" 
  

"ข้อมูลดิบ" ในที่นี้หมายถึงข้อมูลที่ได้มาจากการวัดของอุปกรณ์วัดโดยตรง ไม่ว่าจะเป็นการอ่านตัวเลขจากหน้าจอ จากขีดบอกปริมาตรของบิวเรต สัญญาณไฟฟ้าจากเครื่องวัดต่าง ๆ ฯลฯ โดยอาจไม่ผ่านและ/หรือผ่านการประมวลผลเบื้องต้น (เช่น การหักลบสัญญาณพื้นหลัง (back ground signal) ในกรณีที่สัญญาณพื้นหลังมีความชัดเจนและคงที่) ก่อนการนำไปดัดแปลงต่อในขั้นสูง (เช่น การลบสัญญาณพื้นหลังในกรณีที่สัญญาณพื้นหลังเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาหรือไปตามช่วงที่ทำการวัด การลบสัญญาณรบกวน (noise) ทิ้ง การระบุตำแหน่งและขนาดพื้นที่ของพีค การแยกพีคที่ซ้อนทับกันอยู่ (deconvolution) ฯลฯ)
 

ในการสนทนาเมื่อบ่ายวันวาน เราต่างมีความเห็นที่ตรงกันว่า ปัญหานี้ดูเหมือนจะหนักข้อขึ้นเรื่อย ๆ โดยเฉพาะกับการวิเคราะห์ที่บันทึกผลด้วยคอมพิวเตอร์ และใช้ซอฟต์แวร์ประมวลผล (โดยเฉพาะการใช้ค่า default ในการประมวลผล) ดังนั้นจึงไม่แปลกที่จะเห็นข้อสรุปที่ออกมาดูดีแต่น่าสงสัย เช่นการระบุผลต่าง ๆ ที่มีละเอียดกว่าความละเอียดของการวัด (resolution) การอ่าน noise เป็นพีค การลบ peak ที่มีขนาดเล็กทิ้งไป หรือการอ่าน base line เป็นพีค ฯลฯ อยู่บ่อยครั้ง
 

ตัวผมเองกับเจ้าหน้าที่ของบริษัทต่างก็มีประสบการณ์ที่เหมือนกันคือ พักหลังนี้ไม่ค่อยมีใครเอาผลการวิเคราะห์มาขอให้ช่วยแปล เพราะมักจะโดนทักกลับไปว่าข้อมูลที่เขาเอามาให้นั้นมันน่าสงสัยว่าจะไม่ถูก (หรือผิดแบบเห็นชัด ๆ) นั่นหมายถึงการต้องกลับไปทำมาใหม่ หลายรายเจอแบบนี้เข้าเขาก็เลิกมาถาม ไปหาคนอื่นดีกว่าที่ทำให้เขาได้ข้อสรุปจากข้อมูลการทดลอง (ที่ไม่แน่ว่าจะถูกต้อง) เพื่อที่งานเขาจะได้เสร็จ ๆ ไปซะที
 

เมื่อสองสัปดาห์ที่แล้ววิศวกรที่ทำงานด้าน linear programming ของโรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งก็มาบ่นให้ผมฟังเรื่องแบบนี้เช่นกัน คือมีปัญหาว่าวิศวกรพักหลัง ๆ นี้ พอได้ข้อมูลมาก็จะให้โปรแกรมมันทำการประมวลผลทันที เพื่อที่จะได้เอาผลการประมวลนั้นส่งต่อไป งานจะได้เสร็จ ๆ ไป โดยที่ "ไม่มีการตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับมา" นั้นว่ามันมีข้อมูลใดที่มีพฤติกรรมน่าสงสัยปนอยู่ด้วยหรือไม่
 

เวลาที่ผมสอนแลปการไทเทรตกรด-เบสให้กับนิสิตปี ๒ ด้วยการใช้อินดิเคเตอร์หาจุดยุติของการไทเทรต ผมมักจะจัดอินดิเคเตอร์ให้ ๔ ชนิดที่เปลี่ยนสีในช่วง pH ที่แตกต่างกันโดยครอบคลุมทั้งช่วงกรดและเบส และให้ตัวอย่างที่เป็นกรดที่แตกตัวให้โปรตอนตัวเดียว และ/หรือตัวอย่างที่ประกอบด้วยกรด ๒ ชนิดที่มีความแรงไม่เท่ากันผสมกันอยู่ แต่ไม่ได้บอกว่าตัวอย่างไหนเป็นอะไร เพียงแต่บอกกับนิสิตที่ทำการทดลองอยู่เสมอว่า ให้สังเกตปริมาตรเบส (NaOH) ที่ใช้ที่ทำให้อินดิเคเตอร์เริ่มเปลี่ยนสี จนเปลี่ยนสีสมบูรณ์ แต่การที่ไม่ได้บังคับให้นิสิตต้องใช้อินดิเคเตอร์ทุกตัวในการไทเทรต ผลก็คือนิสิตแทบจะทุกกลุ่ม จะใช้อินดิเคเตอร์เพียงแค่ ๑ หรือ ๒ ชนิดเท่านั้นในการทดลอง เพื่อที่จะได้เสร็จการทำแลปเร็ว ๆ
 

ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่ว่า พอออกข้อสอบดังแสดงในรูปข้างล่าง (พ.ศ. ๒๕๕๔) นิสิตส่วนใหญ่จึงทำกันไม่ค่อยได้
 

อันที่จริงเรื่องการอ่านผลการทดลองการไทเทรตกรด-เบส ก็เคยเล่าไว้บ้างแล้วใน Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๑๘๔ วันเสาร์ที่ ๑๗ กรกฎาคม ๒๕๕๓ เรื่อง "การอ่านผลการทดลองการไทเทรตกรด-เบส" และปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๓๖ วันอาทิตย์ที่ ๑๗ กรกฎาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "การอ่านผลการทดลองการไทเทรตกรด-เบส (ตอนที่ ๒)"

ในการไทเทรตด้วยการใช้อินดิเคเตอร์หาจุดสมมูล (equivalent point) นั้น คำถามแรกก็คือเราจะรู้ได้อย่างไรว่าอินดิเคเตอร์ตัวที่เราใช้นั้นมันเปลี่ยนสีตรงช่วงจุดสมมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเราไม่รู้ว่าตัวอย่างของเราเป็นกรดอะไร คำตอบของคำถามนี้พิจารณาได้จากปริมาตรของ titrant ที่ใช้ในการทำให้อินดิเคเตอร์เริ่มเปลี่ยนสีจนเปลี่ยนสีสมบูรณ์ เพราะช่วงนี้ค่า pH จะเปลี่ยนแปลงรวดเร็วหรือค่อนข้างรวดเร็วเมื่อเทียบกับบริเวณก่อนและหลังจุดสมมูล ในกรณีของการไทเทรตกรดแก่ (หรือกรดอ่อนที่แตกตัวได้สูงมาก) กับเบสแก่นั้น เราจะพบว่าปริมาตรของ titrant ที่ใช้ในการทำให้อินดิเคเตอร์เริ่มเปลี่ยนสีจนเปลี่ยนสีสมบูรณ์นั้นน้อยมาก และเกิดขึ้นตรงช่วงค่า pH ประมาณ 7 (หรือมากกว่า 7 เล็กน้อยถ้าเป็นกรดอ่อนที่แตกตัวได้สูง)
 

แต่ถ้าตัวอย่างประกอบด้วยกรด ๒ ชนิดที่กรดตัวหนึ่งเป็นกรดที่อ่อนกว่ากรดอีกตัวหนึ่ง จุดสมมูลของการไทเทรตกรดตัวที่แรงกว่านั้นจะอยู่ในช่วงค่า pH ที่เป็นกรด (กล่าวคือน้อยกว่า 7) ส่วนจะเห็นการเปลี่ยนแปลงชัดเจนหรือไม่ขึ้นอยู่กับว่าความสามารถในการแตกตัวของกรดตัวที่อ่อนกว่านั้นเมื่อเทียบกับกรดตัวที่แก่กว่าเป็นอย่างไร ถ้ากรดตัวที่อ่อนกว่านั้นแตกตัวได้ใกล้เคียงกับกรดตัวที่แก่กว่า เราก็จะไม่เห็นการเปลี่ยนค่า pH ที่จุดสมมูลในของการไทเทรตโปรตอนตัวแรก ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ H₂SO₄ กับ HSO₄^- ที่เราจะเห็นการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่เด่นชัดเพียงครั้งเดียวคือตอนไทเทรต HSO₄^- 
  

ในกรณีที่กรดที่อ่อนกว่านั้นมีความสามารถในการแตกตัวต่างจากกรดตัวที่แก่กว่ามากพอ เราจะเห็นการเปลี่ยนแปลงค่า pH บริเวณจุดสมมูลที่ชัดเจน (เมื่อเทียบกับบริเวณก่อนและหลังจุดสมมูล) ที่จุดสมมูลของการไทเทรตโปรตอนตัวแรกและตัวที่สอง โดยการเปลี่ยนแปลงครั้งแรกจะเป็นของกรดตัวที่แก่กว่า และจะเกิดในช่วงค่า pH น้อยกว่า 7 การเปลี่ยนแปลงครั้งที่สองจะเป็นของกรดตัวที่อ่อนกว่า และจะเกิดในช่วงค่า pH มากกว่า 7 ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดในกรณีนี้คือสารละลายกรด H₃PO₄ (ที่เห็นการเปลี่ยนแปลง pH ที่ชัดเจนของการไทเทรตโปรตอนสองตัวแรกเมื่อไทเทรตด้วยสารละลาย NaOH) แต่ทั้งนี้การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้นแบบ "กระทันหัน" 
  

คำว่า "กระทันหัน" ในที่นี้หมายถึงปริมาณ titrant ที่ต้องใช้ในการทำให้อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีสมบูรณ์ สำหรับผู้ที่มีประสบการณ์ทำการไทเทรตกรดแก่-เบสแก่คงเห็นแล้วว่า ที่บริเวณจุดยุติ (end point) ของการไทเทรตนั้น จะใช้ titrant เพียงแค่ครึ่งหยดหรือไม่ถึง 1 หยด (ในการทำให้อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีสมบูรณ์ (ประมาณคร่าว ๆ ได้ว่า 15-20 หยดจะเท่ากับ 1 ml ดังนั้นครึ่งหยดก็จะมีปริมาตรประมาร 0.05 ml) และความแตกต่างระหว่างปริมาตร titrant ที่จุดสมมูลของการไทเทรตและที่จุดยุติเรียกว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับปริมาตรของเหลว 1 หยด
 

ถ้ากรดตัวที่อ่อนกว่านั้นแตกตัวได้ค่อนข้างดีเมื่อเทียบกับกรดตัวที่แก่กว่า เราจะพบว่าการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่สุดสมมูลของการไทเทรตกรดตัวที่แก่กว่านั้นจะไม่กระโดดขึ้นกระทันหัน แต่ก็ยังเป็นบริเวณที่กราฟมีค่า pH เปลี่ยนแปลงเร็วกว่าบริเวณก่อนและหลังอย่างเห็นได้ชัด โดยการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวยังคงเกิดในช่วงค่า pH น้อยกว่า 7 ส่วนจุดสมมูลของการไทเทรตกรดตัวที่อ่อนกว่านั้นจะเห็นการเปลี่ยนแปลงค่า pH ได้ชัดเจนกว่า โดยเกิดในช่วงค่า pH มากกว่า 7 แต่ค่อนมาทาง 7 ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดของกรณีนี้ได้แก่สารละลายผสมระหว่าง HCl กับ CH₃COOH

มาถึงจุดนี้แล้ว ลองมาพิจารณาโจทย์ในรูปข้างล่างดูหน่อยไหมครับ เป็นข้อสอบที่สอบไปเมื่อบ่ายวันวาน
 

จากที่บรรยายมาข้างต้นและจากข้อมูลที่ให้ในตาราง เชื่อว่าหลายคนคงจะมองเห็นว่า
 

(ก) มีการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่ชัดเจนสองตำแหน่ง (ตรงอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 2 และ 5)
 

(ข) ปริมาตรเบสที่ใช้เมื่อวัดจากเริ่มการไทเทรตไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่ชัดเจนครั้งแรก (ตรงอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 2 ที่เปลี่ยนสีในช่วงกรด) เท่ากับปริมาตรเบสที่ใช้นับจากการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่ชัดเจนครั้งแรกไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่ชัดเจนครั้งที่ 2 (ตรงอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 5 ที่เปลี่ยนสีในช่วงเบส)

อันที่จริงผมเอาข้อสอบในรูปแรกมาเฉลยให้นิสิตดูก่อน เพื่อเป็นตัวอย่างให้รู้จักหัดคิดวิเคราะห์ข้อมูล ดังนั้นจึงไม่แปลกใจที่พอเอาข้อสอบในรูปที่สองที่ "คล้าย" กับข้อสอบในรูปแรกมาออก จึงพบคำตอบออกมาในทำนองเดียวกับที่ได้เฉลยไว้ แต่ข้อสอบในรูปหลังนี้มัน "ไม่เหมือน" กับข้อสอบในรูปแรกตรงที่ "ปริมาตร" titrant ที่ต้องใช้ในการทำให้อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีสมบูรณ์ โจทย์ที่ให้มานั้นบอกว่าใช้เพียง 0.05 ml เท่านั้น ไม่ว่าจะเป็นการไทเทรตโปรตอนตัวแรกหรือโปรตอนตัวที่สอง ซึ่งลักษณะนี้เป็นพฤติกรรมของการไทเทรตกรดแก่-เบสแก่ และในการไทเทรตกรดแก่-เบสแก่นั้น แม้ว่าตัวอย่างจะเป็นกรดแก่มากกว่า 1 ชนิดผสมกันอยู่ (เช่น HCl + HNO₃) การเปลี่ยนแปลงค่า pH ก็จะเกิดขึ้นอย่างกระทันหันที่ตำแหน่งเดียวเท่านั้น คือที่ค่า pH ประมาณ 7
 

ดังนั้นข้อมูลในตารางของรูปที่สองนั้นจึงมีข้อสงสัยว่าไม่น่าจะถูกต้อง (หรือข้อมูลไม่มีความถูกต้องเพียงพอ) จึงยังไม่มีค่าพอที่จะนำมาแปลผล ถ้าเป็นการทำงานในชีวิตจริงก็ต้องกลับไปทำการวิเคราะห์มาใหม่
 

การศึกษาของเรามักจะสอนผู้เรียนให้สามารถทำการแก้โจทย์ที่ได้รับมานั้นให้เสร็จสิ้นโดยเร็วครับ โดยแทบไม่มีการยสอนให้พิจารณาข้อมูลที่โจทย์ให้มา (หรือตัวคำถามเอง) นั้นมันมีค่าต่อการหาคำตอบหรือไม่ และในชีวิตการสอบนั้นก็มักจะทำให้ผู้เข้าสอบคิดว่าคำตอบของคำถามนั้นมันต้องมีเพียงคำตอบเดียว แต่จะว่าไปแล้วบางครั้งสภาพแวดล้อมมันก็ส่งผลต่อคำตอบที่ควรจะเป็นของคำถามนั้นคืออะไร กรณีหลังนี้ผมก็มักจะนำมาสอนนิสิตในชั่วโมงแรกของการเรียนวิชาเคมีวิเคราะห์ ถ้าสงสัยว่ามันเกี่ยวกับอะไร ก็สามารถย้อนกลับไปดูได้ใน Memoir ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๑๒ วันพฤหัสบดีที่ ๑๒ ตุลาคม ๒๕๕๑ เรื่อง "เท่ากับเท่าไร" เรื่องในนั้นก็เป็นข้อสอบเก่าเหมือนกันครับ
 

ปิดท้ายด้วยรูปการเรียนวันสุดท้าย (อังคาร ๒๐ กันยายน) ก่อนการสอบกลางภาคก็แล้วกันครับ :) :) :)