Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow บทความรวมวิทยาศาสตร์ ไทยรัฐ กรกฎาคม 55
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
บทความรวมวิทยาศาสตร์ ไทยรัฐ กรกฎาคม 55 PDF พิมพ์

หน้า 20

วันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2555

ถ่าน ของดำๆ ที่ไม่ธรรมดา

Pic_276016

ถ่าน ถึงจะดำแต่ไม่ธรรมดานะครับ.

แฟนานุแฟนครับ ไทยรัฐซันเดย์สเปเชียลโดยทีมงานนิตยสารต่วย’ตูนสัปดาห์นี้ เราขอนำเสนอเรื่องที่ดูเหมือนจะบ้านๆสุดแสนธรรมด๊า...ธรรมดา หน้าตาก็ไม่ได้น่ารักน่าชังเลยสักนิด แต่ทว่าเป็นของดีมีประโยชน์มาก คุณค่าที่อยู่ใกล้ตัวเรามานับแต่อดีตกาลจวบจนปัจจุบัน นั่นก็คือ “ถ่าน”

ถ่านไม้ที่เราคุ้นเคยกันดีนั้นเป็นคาร์บอน (Carbon) ชนิดหนึ่งครับ คาร์บอนเป็นธาตุชนิดหนึ่งที่มีอยู่ทั่วไปบนโลก ร่างกายของคนสัตว์และสิ่งมีชีวิตต่างๆล้วนแต่ประกอบไปด้วยคาร์บอนทั้งนั้น ถ่านเป็นธาตุประเภทอโลหะ คือไม่ใช่โลหะ มีคุณสมบัติพิเศษมากมายชนิดที่หาธาตุอื่นใดมาเทียบได้ยาก มีทั้งชนิดที่สีดำสนิทและใสกิ๊งไม่มีสี มีทั้งที่เนื้อเปื่อยยุ่ยไปจนถึงแข็งแกร่งที่สุด

คาร์บอนช่วยให้เหล็กแข็งแกร่งขึ้นได้.

คาร์บอนช่วยให้เหล็กแข็งแกร่งขึ้นได้.

คำว่า carbon ในภาษาอังกฤษนั้นมาจากภาษาละตินคำว่า carbo ซึ่งแปลว่า ถ่านหิน กับถ่านไม้ ในภาษาฝรั่งเศสใช้คำว่า charbon แปลว่าถ่านไม้

มนุษย์เรารู้จักคาร์บอนมาตั้งแต่ยุคดึกดำบรรพ์ คาดกันว่าคนยุคแรกๆรู้จักถ่านจากกิ่งไม้ใบไม้ที่ถูกเผาจนเป็นถ่านก้อนดำๆนั่นเอง แต่ก็ยังไม่รู้จักการจะนำสิ่งที่เห็นนั้นมาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้มากนัก นอกจากนำมาใช้เขียนภาพบนผนังถ้ำเมื่อประมาณสัก 30,000 ปีมาแล้ว จนกระทั่งชาวโรมันค้นพบวิธีการทำถ่านไม้และนำถ่านที่ได้นั้นมาเป็นเชื้อเพลิงอีกต่อ

ในราวหนึ่งพันหนึ่งร้อยปีก่อนคริสตกาลซึ่งยุคนั้นมนุษย์รู้จักการนำธาตุเหล็กมาใช้แล้ว ช่างเหล็กพบว่าถ้านำชิ้นงานที่ตีขึ้นรูปแล้วเข้าไปเผาใหม่พร้อมกับผงถ่าน ถ่านบางส่วนจะเข้าไปผสมกับเนื้อเหล็ก ทำให้ได้เหล็กที่แข็งขึ้นกว่าเดิม และจะแข็งยิ่งขึ้นหากนำเหล็กนั้นแช่ในน้ำเพื่อให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว นั่นคือการค้นพบเหล็กกล้าที่เป็นผลมาจากคาร์บอนนั่นเอง

และอีกประมาณห้าร้อยปีหลังจากนั้น ชาวจีนมีการพัฒนาเตาเผาเหล็กที่สามารถให้ความร้อนสูงจนเหล็กเกิดการหลอมละลายได้ คนจีนเอาถ่านเข้าไปผสมกับเหล็กที่หลอมละลายนั้น แล้วเทน้ำเหล็กดังกล่าวลงในแม่พิมพ์ เมื่อเย็นลงก็ได้เหล็กที่แข็งมากและมีรูปร่างต่างๆตามต้องการ เหล็กชนิดนี้ก็คือเหล็กหล่อ หรือ Cast Iron นั่นเอง

มนุษย์เราเริ่มรู้จักใช้คาร์บอนจากถ่านไม้ที่ไหม้ไฟ.

มนุษย์เราเริ่มรู้จักใช้คาร์บอนจากถ่านไม้ที่ไหม้ไฟ.

นอกจากการใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้าชนิดต่างๆแล้ว คาร์บอนยังมีความสำคัญในอุตสาหกรรมอื่นๆอีกมากมาย ด้วยความพิเศษหาใดเหมือนของมันเอง คาร์บอนแม้จะไม่ใช่โลหะ แต่แกรไฟต์ซึ่งเป็นคาร์บอนชนิดหนึ่งกลับมีคุณสมบัติเป็นตัวนำทั้งกระแสไฟฟ้าและความร้อนได้อย่างดี มันจึงถูกนำไปใช้ในการผลิตถ่านไฟฉาย การผลิตแบตเตอรี่บางชนิด ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ แม้กระทั่งดินสอที่เราใช้กันมาตั้งแต่เด็กก็มีไส้ที่ทำจากแกรไฟต์ หรืออุปกรณ์กีฬาที่ต้องการความทนทานมาก อย่างแร็กเกตแบดมินตัน ไม้เทนนิส ก้านไม้กอล์ฟ เบ็ดตกปลา ก็ใช้แกรไฟต์ที่ผ่านกระบวนการผลิตโดยผสมผสานกับวัสดุอื่นๆออกมาจนได้ชิ้นงานที่เรียกว่า คาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งแข็งแรงกว่าเหล็กกล้า มีน้ำหนักเบากว่ามาก แถมยังมี คุณสมบัติด้านอื่นๆที่ดีกว่าอีกหลายอย่าง

เพชรก็เป็นคาร์บอนเช่นเดียวกับถ่านก้อนดำๆ.

เพชรก็เป็นคาร์บอนเช่นเดียวกับถ่านก้อนดำๆ.

และที่เด็ดกว่านั้น แฟนานุแฟนทราบหรือไม่ครับว่าอัญมณีเลอค่ามหาแพงอย่างเพชร ก็คือคาร์บอนชนิดหนึ่ง แต่เป็นคาร์บอนที่มีลักษณะผลึกเป็นแปดเหลี่ยม มีความแข็งที่สุดคือระดับ 10 ตามการวัดค่าความแข็งแบบโมส์ (Moh’s Scale) ตรงข้ามกับแกรไฟต์ที่เป็นคาร์บอนแบบที่มีความนุ่ม และผลึกของแกรไฟต์ก็มีแค่สามเหลี่ยม
คาร์บอน เมื่อรวมตัวกับออกซิเจน จะเกิดเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตของพืช เมื่อรวมกับไฮโดรเจน จะเกิดเป็นสารประกอบต่างๆ ที่เรียกรวมๆ ว่าไฮโดรคาร์บอน ซึ่งจำเป็นต่ออุตสาหกรรมในรูปแบบของเชื้อเพลิงฟอสซิล เมื่อรวมกับทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจน สามารถจะเกิดเป็นสารประกอบได้หลายประเภท เช่น กรดไขมัน ซึ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต และเอสเทอร์ ซึ่งให้รสชาติแก่ผลไม้หลายชนิด

ภาพขยายแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนในพื้นที่เพียง 1 ตารางมิลลิเมตร จะเห็นว่ามีพื้นผิวและรูพรุนมากมาย.

ภาพขยายแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนในพื้นที่เพียง 1 ตารางมิลลิเมตร จะเห็นว่ามีพื้นผิวและรูพรุนมากมาย.

มีคาร์บอนอีกชนิดหนึ่งที่ถูกพัฒนาขึ้นมาจากถ่านทั่วๆไป เรียกว่า ถ่านกัมมันต์ ในภาษาอังกฤษคือ แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน (Activated Carbon บางครั้งก็เรียกว่า Activated Charcoal หรือ Activated coal) ถ่านชนิดนี้เป็นถ่านที่ผ่านกระบวนการที่ทำให้เกิดรูพรุนขึ้นในตัวมันเองมากมาย ซึ่งรูพรุนนั้นเองทำให้เกิดพื้นที่ผิวเพิ่มมากขึ้น มีคุณสมบัติในการดูดซับสิ่งต่างๆที่อยู่ในของเหลวหรือก๊าซได้ปริมาณสูง

แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน.

แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน.

การผลิตแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน จะใช้วัตถุดิบจากอินทรียวัตถุต่างๆกันเช่น ไม้ เอามาเผาเป็นถ่าน และทำการ activate ภายใต้ความร้อนสูงและไอน้ำในสภาวะปราศจากออกซิเจน เพื่อเป็นการกำจัดสารประกอบต่างๆที่ยังหลงเหลืออยู่ให้มีเพียงคาร์บอนบริสุทธิ์อย่างเดียวและเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวในการดูดซับให้มากที่สุด แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนถูกนำไปใช้ในการกรองเอาสารประกอบอินทรีย์ต่างๆที่ไม่ต้องการออกจากของเหลวหรือก๊าซ เช่น ใช้ในการกรองน้ำดื่มให้สะอาดปราศจากสี กลิ่น กรดบางชนิด ยาฆ่าแมลง ฯลฯ ใช้ในการฟอกสีของเหลวต่างๆ ใช้ในการทดลองวิจัยเพื่อแยกและเตรียมสารเคมี ทางการแพทย์นำไปใช้ในการกำจัดพิษ การฟอกเลือด และอื่นๆ ใช้กรองกลิ่นและก๊าซที่ไม่ต้องการ ในหน้ากากกรองสารพิษ และเครื่องฟอกอากาศ

แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง เช่น ผสมในแชมพูสระผม.

แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง เช่น ผสมในแชมพูสระผม.

ปัจจุบันนี้ แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนเข้ามาเกี่ยวข้องกับชีวิตคนเรามากขึ้นเรื่อยๆ เช่น เครื่องกรองน้ำขนาดเล็กที่ใช้กันตามบ้านแบบสองท่อหรือสามท่อก็ตาม จะต้องมีท่อหนึ่งที่มีไส้กรองข้างในเป็นไส้กรองถ่าน เพื่อกรองสีและกลิ่น สารคลอรีน และโลหะหนักบางชนิด ทำให้น้ำที่ผ่านออกมาสะอาดปราศจากสิ่งปนเปื้อนดังกล่าว ไส้กรองถ่านที่ว่าก็บรรจุแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนไว้ข้างในนั่นเอง ในเครื่องฟอกอากาศหรือเครื่องปรับอากาศบางรุ่นก็มีไส้กรองที่บรรจุแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนไว้ข้างใน เพื่อดักจับกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ ทำให้อากาศในห้องบริสุทธิ์สะอาดขึ้น

การทำเหล็กหล่อของจีนโบราณ.

การทำเหล็กหล่อของจีนโบราณ.

หลายปีที่ผ่านมา มีการใช้แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนในการทำความสะอาดแผล และการค้นพบใหม่ล่าสุด แสดงให้เห็นว่าแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนสามารถดูดซับและกำจัดแบคทีเรีย ไวรัส และสิ่งปฏิกูลที่หลั่งออกมาจากเชื้อราหรือแบคทีเรียได้ด้วย

มนุษย์ยุคดึกดำบรรพ์ใช้ถ่านวาดภาพบนผนังถ้ำ.

มนุษย์ยุคดึกดำบรรพ์ใช้ถ่านวาดภาพบนผนังถ้ำ.

หรืออย่างเวลาเรารับประทานอาหารเป็นพิษแล้วเกิดอาการปวดท้อง สิ่งที่จะช่วยให้อาการดีขึ้นอย่างรวดเร็วก็คือ การกลืนยาเม็ดสีดำซึ่งก็คือแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนนั่นเองลงไป มันจะเข้าไปช่วยดูดซับเอาพิษที่ยังคงอยู่ในกระเพาะเข้าไปไว้ที่ตัวมัน เพื่อลดปริมาณของพิษที่จะถูกดูดซึมเข้ากระแสเลือด ก่อนจะถูกขับถ่ายออกจากร่างกาย ข้อมูลทางการแพทย์บอกว่า โดยเฉลี่ยมันสามารถลดพิษได้ถึง 60% จากสารพิษที่กินเข้าไป (ลดได้ราว 90% ในสามสิบนาทีแรกหลังจากกิน และลดได้ 37% หลังจากกินไป 1 ชั่วโมง)

ไส้ดินสอทำจากแกรไฟต์ซึ่งเป็นคาร์บอนชนิดหนึ่ง.

ไส้ดินสอทำจากแกรไฟต์ซึ่งเป็นคาร์บอนชนิดหนึ่ง.

นอกจากในรูปแบบที่กล่าวมาแล้ว แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนยังถูกนำไปผลิตเป็นแผ่นทำความสะอาดรูขุมขน สบู่อาบน้ำ และแชมพูสระผมด้วย ในยุคที่มลพิษรายล้อมอยู่รอบตัวอย่างนี้ เราสัมผัสกับสารพิษต่างๆโดยที่รู้ตัวบ้างไม่รู้ตัวบ้าง โดยเฉพาะคนในเมืองที่ต้องผจญกับอากาศที่เต็มไปด้วยไอเสียจากรถตามท้องถนน แชมพูซึ่งผสมแอ็ค-ทิเวตเท็ด คาร์บอนดังกล่าวจึงช่วยดูดซับสิ่งสกปรก ช่วยทำให้รูขุมขนบนหนังศีรษะสะอาด ปราศจากน้ำมัน สิ่งสกปรก สิ่งตกค้างอุดตัน ที่ก่อให้เกิดรังแคบนหนังศีรษะ ในต่างประเทศอย่างญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกา แชมพูชนิดนี้กำลังได้รับความนิยมมาก

ถ่านที่อยู่ในระบบกรอง.

ถ่านที่อยู่ในระบบกรอง.

ไม่น่าเชื่อเลยว่า ถ่านที่บางคนรังเกียจที่จะจับต้องเพราะกลัวเปื้อนเปรอะเลอะมือ จะเป็นคาร์บอนเหมือนกับเพชร และถ่านดำๆก็ยังนำมาทำเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อขจัดพิษ เพื่อความสะอาดและความสวยความงามได้เป็นอย่างดีอีกด้วย

บอกแล้วไงล่ะครับว่า “ถ่าน” น่ะไม่ธรรมดา.


โดย ลุงดำ และทีมงานนิตยสาร ต่วย'ตูน



< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 22 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 8461943  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!