Archive for December, 2009

แก้วอ่อน (the soft glasses)

glass_tube

แก้วอ่อน (the soft glasses)

            เรียกชื่อตามคุณสมบัติทางกายภาพของแก้วเลย กล่าวคือเนื้อแก้วมีความอ่อนตัวได้ง่ายเมื่อเทียบกับแก้วชนิดอื่น ในทางการค้าจะเห็นวัสดุที่ทำด้วยแก้วอ่อน เช่น แผ่นกระจก ขวดแก้ว เหยือกแก้ว และแก้วน้ำ โดยแก้วอ่อนนี้สามารถเปลี่ยนสีได้ง่ายเพื่อความสวยงาน เช่นแก้วที่บรรจุเครื่องดื่มโดยทั่วไปจะเป็นสีน้ำตาล หรือสีเขียว หรือในห้องปฏิบัติการก็ใช้เป็นขวดใส่สารรีเอเจนต์ใส หรือสีชา เป็นต้น

                แก้วอ่อนที่พบในห้องปฏิบัติการจะเป็นชนิดแก้วโซดาไลม์ (soda lime glass) ซึ่งโซดา(soda) หมายถึง โซเดียมออกไซด์ (Na2O) และ ไลม์ (lime) คือ แคลเซียมออกไซด์(CaO)หรือแมกนีเซียมออกไซด์(MgO) ส่วนแก้ว(glass) คือ มีส่วนประกอบของซิลิก้าSiO2 เป็นส่วนประกอบหลัก วัสดุที่ใช้ผลิตแก้วชนิดนี้จะมีราคาถูก เนื่องจากอุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการผลิตไม่สูงมากนัก อายุการใช้งานก็นาน(ยกเว้นทำตกแตก) นอกจากนั้นสามารถนำกลับมาใช้ได้ใหม่ผ่านกระบวนการรีไซเคิล(recycle) ได้ง่ายอีกด้วย

                ส่วนคุณภาพของแก้วชนิดนี้ขึ้นอยู่กับส่วนผสมทางเคมี โดยทั่วไปจะพบ CaO อยู่ในปริมาณ 8-12% และ Na2O 12-17% นอกนั้นเป็น SiO2 หากแก้วมีส่วนผสมของ CaO มาก ระหว่างกระบวนการผลิตโครงสร้างแก้วจะมีบางส่วนเกิดเป็นผลึก หากมีส่วนผสมของ CaO น้อย (Na2O มาก) จะทำให้แก้วดูดความชื้นได้ดีมีโอกาสที่แก้วจะทำปฏิกิริยากับน้ำได้(ละลายน้ำได้) ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง

                สารละลายโซเดียมซิลิเกต (sodium silicate) หรือแก้วที่ละลายได้ในตัวทำละลายที่เป็นน้ำ (water glass) จะมีส่วนผสมของ Na2O ในปริมาณมากจึงละลายน้ำได้ ซึ่งแก้วจะอยู่ในรูปของเหลว (liquid glass) และสามารถทำให้อยู่ในรูปของแข็งได้โดยการระเหยเอาน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายออก ส่วนประกอบโดยประมาณของสารละลายโซเดียมซิเกต คือ SiO2 27% , NaOH 14% (หากไม่มีน้ำจะอยู่ในรูป Na2O) และน้ำ 59%

            ส่วนใหญ่แก้วที่พบในห้องปฏิบัติการจะเป็นชนิดแก้วอ่อน สังเกตได้ง่ายๆ โดยดูอักษรติดที่เครื่องแก้ว หากมีคำว่า Pyrex, Kimax หรือ Duran จะไม่ใช่แก้วอ่อน หากไม่มีก็จะอยู่ในประเภทแก้วอ่อน ชนิดแก้วโซดาไลม์ นักเรียนหรือนักศึกษาที่เรียนปฏิบัติการทางด้านเคมี จะพบว่ามีบทเรียนพื้นฐานเกี่ยวกับการเป่าแก้ว โดยการทำอุปกรณ์ง่ายๆ ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ เช่น หลอดหยด (dropper) หลอดนำก๊าซ หลอดทดลอง(test tube) แท่งแก้วคน (stirring rod) เป็นต้น โดยแก้วที่ใช้จะเป็นแก้วอ่อน สามารถงอ หรือยืดแก้วได้โดยใช้ความร้อนจากตะเกียงบุนเสน(Bunsen burner) บริษัทที่ผลิตหลอดแก้วขาย เช่น Wheaton หรือ Friendrich&Dimmock และSchott 

Popularity: 27% [?]

ชนิดแก้ว (glass type)

 cuvette

ประเภทแก้วหรือชนิดแก้วที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ (Type of glasses used in the Lab)

                แก้ว(glass) มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน เนื่องจากส่วนประกอบ หรือองค์ประกอบทางเคมีมีความแตกต่างกัน ทำได้โดยการเติมออกไซด์ของโลหะลงไปในแก้ว การผลิตแก้วในทางการค้ามีการแบ่งประเภทของแก้วได้ประมาณ 1000 ชนิด แต่แก้วที่ใช้ในห้องปฏิบัติการมี  3 ประเภทใหญ่ๆ ด้วยกันคือ แก้วอ่อน (the soft glasses) แก้วแข็ง (the hard glasses) และแก้วที่มีคุณสมบัติส่องผ่านแสงอุลตร้าไวโอเลต(UV-transmission glasses) และทนความร้อนสูง (High-temperature)

            คุณสมบัติของแก้วที่นักวิทยาศาสตร์สนใจคือ การขยายตัวได้ของแก้วที่อุณหภูมิสูง ค่าดัชนีหักเหของแสงเมื่อส่องผ่านแก้วและค่าความต้านทานไฟฟ้าของแก้ว ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงได้ที่อุณหภูมิต่างๆ ดังนั้นการออกแบบแก้วหรือผลิตแก้วให้ได้ตามวัตถุประสงค์ในการใช้งานจะต้องคำนึงถึงส่วนประกอบและอุณหภูมิในการใช้งาน เช่น แก้วที่ทำให้ร้อนจะมีความต้านทานไฟฟ้าลดลงหรือนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น ในขณะเดียวกันโครงสร้างแก้วจะขยายตัว ขนาเช่องว่างในโครงสร้างใหญ่ขึ้น ทำให้แสงหรืออะตอมอื่นๆ ทะลุผ่านได้ง่ายขึ้น หรือในกรณีที่เราเติมออกไซด์ของตะกั่ว (PbO2) ลงไปในแก้วซิลิเกต (silicate glass) จะได้แก้วที่มีความหนืดเพิ่มแต่การนำไฟฟ้าจะลดลง จะเห็นได้ว่าเราได้คุณสมบัติอย่างหนึ่งตามต้องการแต่จะเสียสมบัติอีกอย่างหนึ่งไปด้วย

Popularity: 26% [?]

แก้ววิทยาศาสตร์ (science glasses)

แก้ววิทยาศาสตร์ (science glasses)  โครงสร้างแก้ว (structure of glass) และสมบัติแก้ว (properties of glass)

เมื่อนึกภาพถึงการทดลองทางวิทยาศาสตร์ คนส่วนมากจะนึกถึงนักวิทยาศาสตร์ผมยุ่ง ทำการทดลองวิทยาศาสตร์อะไรสักอย่างที่มีอุปกรณ์เครื่องมือที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ(laboratory equipment) และเครื่องแก้วทางวิทยาศาสตร์(laboratory glassware)ใส่สารเคมีวางเรียงรายอยู่เต็มไปหมดและยังมีควันสีขาวลอยออกมาจากการทดลองนั้น เครื่องแก้วที่พบเห็นหรือที่สังเกตได้ คือ หลอดทดลอง(test tube) บีกเกอร์(beaker) ขวดก้นกลม(round bottom flask) เป็นต้น ซึ่งเครื่องแก้วจะไม่รวมอยู่ในกลุ่มของสารเคมี(chemicals) และกลุ่มของเครื่องมือ แต่จะแยกออกมาเป็นกลุ่มของเครื่องแก้วต่างหาก แน่นอนว่าเครื่องแก้วมีสำคัญอย่างมากในการทำปฏิบัติการเพราะมีความจำเป็น 3 ประการดังนี้

     1. แก้วมีความใส ทำให้สังเกตเห็นปฏิกิริยาภายในได้อย่างชัดเจน

     2. เป็นวัสดุที่มีความเสถียรมาก ไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีอื่นได้ง่าย

     3. ง่ายต่อการออกแบบเป็นรูปทรงต่างๆ เพื่อใช้สร้างอุปกรณ์ที่มีรูปร่างเหมาะสมกับการทดลอง นอกจากนี้ยังสามารถซ่อมแซมได้หากชำรุด

สมบัติและโครงสร้างของแก้ว (structure and properties of glass)

            คำจำกัดความที่เป็นมาตรฐานของแก้วเมื่อปี ค.ศ. 1985 คือ “ของแข็งที่ไม่เป็นผลึก” (“noncrystalline solid”) ส่วน ASTM (Americal Society for Testing Material) ให้คำจำกัดความว่า “เป็นสารอนินทรีย์ที่เกิดจากการหลอมและเย็นตัวลงจนได้สถานะที่มีความคงตัวโดยไม่เกิดเป็นผลึก” แต่หลังจากปีค.ศ. 1985 มีการคิดค้นแก้วที่เกิดจากวัสดุที่เป็นสารอินทรีย์ และโลหะขึ้นมา ทำให้เกิดคำจำกัดความที่มีความถูกต้องมากกว่าคือ “ วัสดุใดๆ ที่มีการเย็นตัวลงเร็วเพียงพอที่ทำให้ไม่เกิดโครงสร้างที่เป็นผลึก”

                ทำไมแก้วจึงมีคุณสมบัติแตกต่างกัน พิจารณาได้จากโครงสร้างของผลึกควอทซ์ (quartz crytal) และแก้วควอทซ์(quartz glass) โดยการเปรียบเทียบโครงสร้างในระดับโมเลกุล

 glass-structure 

                ธาตุที่เป็นองค์ประกอบของผลึกควอทซ์ คือ ซิลิคอน (Si) และ ออกซิเจน (O) โดยมีสูตรเคมีเป็น SiO2 ไม่มีธาตุอื่นปนอยู่ ซึ่ง SiO2 จะเป็นส่วนประกอบหลักของแก้วทั่วๆไป โครงสร้างของผลึกควอทซ์จะมีการจัดเรียงเป็นรูปทรงแบบเตตระฮีดรอน(tetrahedral)ที่เกิดจากอะตอมออกซิเจน และมีอะตอมของซิลิคอนอยู่ในช่องว่างแบบเตตระฮีดรอน(tetrahedral hole) ซึ่งอะตอมออกซิเจน 2 อะตอมจะเชื่อมต่อกับออกซิเจนอะตอมอื่นในลักษณะ 3 มิติ (ดังภาพซ้าย) และมีความเป็นระเบียบของโครงสร้าง(เป็นผลึก)

                เมื่อเราหลอมผลึกควอทซ์ และทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว การเชื่อมต่อแบบผลึกจะเปลี่ยนเป็นการเชื่อมต่อแบบไม่เป็นระเบียบ (ภาพด้านขวา) เรียกชื่อใหม่ว่า “fused quartz” “fused silica” หรือ “quartz glass” จะเห็นได้ว่าโครงสร้างมีการเปลี่ยนแปลงไป ทำให้คุณสมบัติทางกายภาพเปลี่ยนไป นอกจากนั้นเรายังสามารถเติมสารเคมีอื่นๆ ลงไปเพื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมี เช่นเติมโลหะสีมีสีลงไปเพื่อให้มีสีสันต่างๆ ตามความต้องการในการใช้งาน

Popularity: 27% [?]

ตะเกียงบุนเสน (bunsen_burner)

Bunsen_burner

ตะเกียงบุนเสน (bunsen_burner) ใช้เป็นแหล่งให้ความร้อนโดยใช้เปลวไฟ ภายในห้องปฏิบัติการ  มี 2 แบบด้วยกันคือ ตะเกียงบุนเสน (Bunsen burner) และ ตะเกียงเทอร์ริลล์ (terile bunner) โดยตะเกียงก๊าซ 2 แบบนี้มีความแตกต่างกันเล็กน้อย ตะเกียงเทอร์ริลล์จะดีกว่าเพราะว่าสามารถปรับอากาศและเชื้อเพลิงที่ใช้ในการเผาไหม้ได้ ทำให้ควบคุมอุณหภูมิได้ดีกว่า ส่วนตะเกียงบุนเสนจะปรับปริมาณของอากาศได้เพียงอย่างเดียว

เทคนิคการใช้ตะเกียงก๊าซ

  1. ต่อสายก๊าซเข้ากับท่อเชื้อเพลิง ซึ่งเชื้อเพลิงที่ใช้คือก๊าซ LPG (liquid propane gas) หรือ ก๊าซหุงต้มนั่นเอง และต่อสายก๊าซอีกด้านหนึ่งเข้ากับตะเกียงก๊าซ ต้องต่อท่อก๊าซให้สนิทเพื่อป้องกันการรั่วไหลของก๊าซ ตรวจสอบได้โดยการใช้ฟองสบู่
  2. หมุนปิดวาล์วปรับอากาศเข้า ให้สนิทก่อนจุดไฟ
  3. ขั้นตอนนี้สำคัญมากในการจุดไฟ ให้จุดไฟด้วยไม้ขีดไฟก่อนเปิดวาล์วก๊าซ ห้ามเปิดวาล์วก๊าซก่อนจุดไฟ เพราะว่าหากจุดไฟไม่ติดก๊าซจะไหลออกมาในปริมาณมากและขยายวงกว้าง หากจุดซ้ำอีกครั้งอาจทำให้เกิดไฟลุกไหม้ได้
  4. หลังจากจุดไฟติดแล้วให้ปรับวาล์วอากาศเข้าให้ได้ปริมาณที่เหมาะสม เปลวไฟจะไม่มีสี ซึ่งให้ความร้อนมากที่สุด โดยเปลวไฟสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ส่วนด้วยกันคือส่วนล่าง ส่วนกลาง และส่วนบน บริเวณส่วนกลางของเปลวไฟจะมีความร้อนมากที่สุดประมาณ 1500 องศาเซลเซียส
  5. การดับไฟทำได้โดยค่อยๆ ลดปริมาณของก๊าซเชื้อเพลิงโดยการปรับวาล์วเชื้อเพลิงจนกระทั่งไฟดับ และปิดวาล์วเชื้อเพลิงให้สนิท

  ภาพแสดง ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนที่แตกต่างกันของเชื้อเพลิงและอากาศBunsen_burner_flame_types_

(1) ปิดวาล์วอากาศเข้า

(2) เปิดวาล์วอากาศเข้าบางส่วน

(3) เปิดวาล์วอากาศเข้าครึ่งหนึ่ง

(4) เปิดวาล์วอากาศเข้าทั้งหมด

 สินค้าตะเกียงบุนเสน ฟิชเชอร์ ไซแอนทิฟิค

Popularity: 27% [?]

ชุดกรองสูญญากาศ (vacuum filter set)

ระบบกรอง(filter system) หรือชุดกรองละเอียดแบบลดความดัน  ใช้สำหรับกรองอนุภาคที่มีขนาดเล็กออกจากสารละลายได้อย่างรวดเร็ว โดยตัวกรองจะใช้แผ่นเมมเบรน(membrane) ที่มีขนาดรูพรุนต่างๆ กัน เช่น แผ่นเมมเบรนขนาดรูพรุน 0.45 ไมโครเมตร หมายถึงขนาดอนุภาคที่ผ่านได้จะต้องน้อยกว่า 0.45 ไมโครเมตร ประกอบเข้ากับชุดกรองดังภาพ ได้แก่ ขวดลดความดัน(suction flask) และชุดยึดเมมเบรน (filter holder) เนื่องจากเป็นการกรองอนุภาคขนาดเล็ก หากใช้ระบบการกรองแบบทั่วไปจะใช้เวลาในการกรองนานมาก ต้องใช้ปั้มลดความดัน (vacuum pump) เข้ามาช่วยในการกรองโดยต่อเข้ากับแขนของขวดลดความดัน ภายในขวดลดความดันจะน้อยลง ทำให้ความดันอากาศจากภายนอกดันสารละลายที่อยู่ด้านบนผ่านแผ่นเมมเบรนลงมาเก็บในขวดลดความดันได้อย่างรวดเร็ว

Popularity: 43% [?]

บิวเรตต์ (burette)

burette บิวเรตต์ (burette) ใช้ในการทดลองไทเทรต (titration) ซึ่งเป็นการวิเคราะห์หาปริมาณโดยการวัดวัดปริมาตรของสารละลาย ทำด้วยแก้วใสใช้สำหรับใส่รีเอเจนต์ทั่วไป มีขีดบอกปริมาตร และมีก๊อกเปิดปิด(stop cock) เพื่อควบคุมการปล่อยสารละลายออกมา หากทำด้วยแก้วสีชาจะใช้กับรีเอเจนต์ที่ความเข้มข้นเปลี่ยนเมื่อโดนแสง เช่น สารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO4) หรือ ด่างทับทิม เป็นต้น ขนาดที่ใช้โดยทั่วไปในห้องปฏิบัติการคือ 25 หรือ 50 มิลลิลิตร

Popularity: 43% [?]

Search
Glassware Chemical Products