แก๊สที่ใช้ในชีวิตประจำวัน

Published กรกฎาคม 6, 2011 by SoClaimon

บทความวิทยุกระจายเสียง.

ชื่อบทความ : แก๊สที่ใช้ในชีวิตประจำวัน  
ผู้แต่ง : นารถ พรหมรังสรรค์
ประเภทเอกสาร : บทความวิทยุกระจายเสียงรายการสาระยามบ่าย ครั้งที่ 64 กุมภาพันธ์ 2549
สังกัดหน่วยงาน : โครงการเคมี

วิทยุกระจายเสียงรายการสาระยามบ่าย ครั้งที่ 64
กระจายเสียงจากสถานีวิทยุกระจายเสียงแห่งประเทศไทย
ประจำเดือน กุมภาพันธ์ 2549 เวลา 16.30-17.00 น.
เรื่อง
แก๊สที่ใช้ในชีวิตประจำวัน
เรียบเรียงโดย
โดย นายนารถ พรหมรังสรรค์ นักวิทยาศาสตร์ 6 ว
โครงการเคมี กรมวิทยาศาสตร์บริการ
แก๊สเป็นสถานะของสสารที่มีความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับของแข็งและของเหลว แก๊สเป็นกลุ่มอะตอมหรือโมเลกุลที่มีพลังงานในตัวเอง เคลื่อนที่อย่างอิสระ แก๊สไม่มีขนาดและไม่มีรูปร่างที่แน่นอน ตัวอย่างของแก๊สที่พบได้ทั่วไปคืออากาศซึ่งเป็นแก๊สผสม ประกอบด้วย ไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่
แม้ว่าแก๊สเป็นมวลสารที่มีความหนาแน่นต่ำ แต่ก็มีคุณสมบัติที่สามารถจะถูกบีบอัดให้มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นได้หลายเท่าโดยการเพิ่มความดันและ/หรือลดอุณหภูมิ แก๊สที่ถูกบีบอัดแล้วอาจจะอยู่ในสถานะแก๊ส ของเหลว หรือของแข็ง และถ้าต้องการนำไปใช้งานก็ปล่อยให้คืนกลับมาอยู่ในสถานะแก๊สเช่นเดิมได้ ด้วยวิธีนี้ทำให้สามารถเก็บหรือขนส่งแก๊สปริมาณมากๆ โดยใช้ขนาดและพื้นที่ไม่มาก แก๊สที่นำมาใช้งานในอุตสาหกรรม บ้านเรือน การแพทย์ ส่วนใหญ่จะเป็นแก๊สที่บีบอัดแล้วบรรจุลงในภาชนะที่ทนความดันสูงๆ ยกเว้นถ้าอยู่ใกล้แหล่งผลิตก็สามารถต่อท่อเข้าสู่พื้นที่ใช้งานได้โดยตรง
ก่อนนำแก๊สไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน จำเป็นต้องแยกแก๊สแต่ละชนิดให้มีความบริสุทธิ์ตามต้องการ ดังตัวอย่างการตัดโลหะโดยใช้ความร้อนจากเปลวไฟของแก๊สอะเซติลีน การติดไฟของเปลวไฟอะเซติลีนในอากาศ ซึ่งมีออกซิเจนประมาณร้อยละ 21 จะมีอุณหภูมิสูงสุดประมาณ 2300 องศาเซลเซียส แต่ถ้าเปลี่ยนอากาศไปใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์จะทำให้การติดไฟของอะเซติลีนมีอุณหภูมิสูงถึง 3300 องศาเซลเซียส สามารถตัดโลหะที่หนามาก ๆ ได้
ในบทความนี้จะกล่าวถึงประโยชน์ของแก๊สต่าง ๆ ที่ใช้ในชีวิตประจำวันสำหรับคนทั่วไปและรวมถึงในอุตสาหกรรม ซึ่งแบ่งแก๊สได้เป็น 2 กลุ่มคือ
1. แก๊สที่ได้จากธรรมชาติ
1.1 อากาศ อากาศจะประกอบด้วยแก๊สไนโตรเจนร้อยละ 78 แก๊สออกซิเจนร้อยละ 21 แก๊สอาร์กอนร้อยละ 0.9 แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 0.03 ไอน้ำและแก๊สอื่น ๆ เล็กน้อย
การนำอากาศมาใช้ประโยชน์ เช่น บรรจุในท่อเพื่อใช้หายใจในที่ไม่มีอากาศหรืออากาศบริเวณนั้นไม่เหมาะสมกับการหายใจ ได้แก่ ใต้น้ำที่ไม่ลึกมาก เหมืองใต้ดินที่มีแก๊สพิษ นอกจากนี้อากาศที่ได้กำจัดไอน้ำออกไปแล้วกลายเป็นอากาศแห้ง จะใช้เป็นตัวอ้างอิงสำหรับเครื่องมือตรวจมลพิษทางอากาศ
1.2 แก๊สออกซิเจน เป็นแก๊สไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ใช้เป็นตัวออกซิไดส์ในการเผาไหม้วัสดุต่าง ๆ แก๊สออกซิเจนยังใช้เป็นตัวออกซิไดส์ในการตัดโลหะโดยใช้ความร้อน การใช้แก๊สออกซิเจนบริสุทธิ์ร่วมกับแก๊สอะเซติลีนจะทำให้เปลวไฟมีความร้อนสูงถึงประมาณ 3300 องศาเซลเซียส และยังนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมผลิตเหล็กกล้า สำหรับกำจัดสิ่งเจือปนและคาร์บอนปริมาณสูงในเหล็กถลุง โดยพ่นลงในเตาออกซิเจน (basic oxygen furnace) เป็นผลทำให้คาร์บอนในเนื้อเหล็กลดลงเหลืออยู่ในช่วงร้อยละ 0.2 ถึง 2 ทำให้เหล็กที่ได้ไม่เปราะและแตกง่าย แก๊สออกซิเจนการแพทย์ซึ่งเป็นออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์อย่างน้อยร้อยละ 99.0 และมีสารปนเปื้อนน้อย ได้นำไปใช้กับผู้ป่วยที่ไม่สามารถหายใจได้อย่างปกติเพื่อเป็นการเพิ่มออกซิเจนให้เพียงพอกับความต้องการของร่างกาย นอกจากนี้ออกซิเจนบริสุทธิ์ยังนำไปใช้กับการบำบัดน้ำเสียที่มีปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำสูงในขั้นวิกฤต จะช่วยเร่งการย่อยสลายของแบคทีเรีย
1.3 แก๊สไนโตรเจน เป็นแก๊สไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และไม่ไวปฏิกิริยา แก๊สไนโตรเจนนำไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน คือ การทำอาหารเยือกแข็งโดยใช้ไนโตรเจนเหลว ซึ่งมีการใช้กันในต่างประเทศ โดยวิธีนี้ทำให้ไม่เกิดผลึกน้ำแข็งในเซลล์ เมื่อปล่อยให้กลับมาสู่อุณหภูมิห้องจะไม่ทำให้อาหารเสียรูป และแก๊สไนโตรเจนป้องกันไม่ให้แบคทีเรียที่เป็นตัวทำให้อาหารเน่าเสียเจริญเติบโตได้ และไนโตรเจนเหลวยังใช้ทำให้เกิดการกระชับของแกนโลหะกับแหวนหรือรูที่จะใส่แกนโลหะ โดยการแช่แกนโลหะในไนโตรเจนเหลวจนหดตัวเล็กลงพอจะใส่ในแหวนหรือรูได้พอดี เมื่อทิ้งไว้จนกลับมาสู่อุณหภูมิห้อง แกนโลหะจะกระชับกับแหวนหรือรูพอดี นอกจากนี้ยังใช้พ่นคลุมวัสดุบางชนิดเพื่อป้องกันการออกซิเดชั่นในอากาศหรือออกซิเจน
1.4 แก๊สฮีเลียม เป็นแก๊สที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น เบากว่าอากาศรองจากแก๊สไฮโดรเจนและไม่ไวปฏิกิริยา ได้นำแก๊สฮีเลียมไปใช้บรรจุในลูกโป่งสวรรค์แทนแก๊สไฮโดรเจน เพราะฮีเลียมไม่ติดไฟ และนำไปผสมกับแก๊สออกซิเจนในอัตราส่วน 80:20 ซึ่งเรียกว่าเฮลิออกซ์ (Heliox) เพื่อใช้แทนอากาศสำหรับการดำน้ำลึกมากกว่า 30 เมตร เพื่อป้องกันอาการเมาจากพิษของไนโตรเจนที่ละลายในเลือด เพราะฮีเลียมสามารถละลายในเลือดได้น้อยกว่าไนโตรเจน นอกจากนี้ยังใช้ในรูปของฮีเลียมเหลวซึ่งมีอุณหภูมิต่ำ ถึง – 268.9 องศาเซลเซียส สำหรับใช้ทำความเย็นยวดยิ่งให้กับโลหะกึ่งตัวนำยวดยิ่งในการผลิตสนามแม่เหล็กกำลังสูงในเครื่อง Magnetic Resonance Imaging หรือ MRI ซึ่งใช้ตรวจหาเนื้องอกในส่วนต่างๆ ของร่างกาย และเครื่อง Nuclear Magnetic Resonance หรือ NMR ซึ่งใช้วิเคราะห์โครงสร้างของสารอินทรีย์ รวมทั้งการนำไปใช้สำหรับตรวจสอบการรั่วของระบบที่มีความดันสูง โดยฮีเลียมจะแทรกตัวไปตามรอยแตกรั่วโดยที่ไม่เกิดปฏิกิริยากับส่วนต่างๆของระบบ แล้วนำอากาศรอบๆมาตรวจด้วยเครื่องแมสสเปกโทรมิเตอร์ ทำให้ทราบตำแหน่งที่รั่วได้
1.5 แก๊สอาร์กอน เป็นแก๊สไม่มีสี นำมาใช้ในอุตสาหกรรมหลอมโลหะที่ไม่ต้องการให้มีออกซิเจนจากอากาศเข้าไปรบกวน โดยทำการหลอมและปล่อยให้เย็นตัวภายใต้บรรยากาศอาร์กอน
1.6 แก๊สธรรมชาติ เป็นแก๊สที่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง แก๊สธรรมชาติประกอบด้วยแก๊สมีเทนมากกว่าร้อยละ 98 แก๊สธรรมชาติที่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงจะหมายถึงแก๊สมีเทนซึ่งผ่านการแยกไฮโดรคาร์บอนและ
3สิ่งเจือปนอื่นๆออกไปแล้ว ในที่สุดจะมีแต่แก๊สมีเทนเกือบร้อยละ 100 แก๊สมีเทนเป็นแก๊สที่เบากว่าอากาศ มีค่าการให้พลังงานสูงกว่าไฮโดรคาร์บอนอื่นๆที่ได้จากปิโตรเลียม นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้า ในรถยนต์ซึ่งรู้จักกันทั่วไปว่าเอ็นจีวีหรือ Natural Gas for Vehicle (NGV) ซึ่งจะมีการเผาไหม้ ที่สมบูรณ์กว่าแกโซลีนและดีเซล นอกจากนั้นยังมีราคาถูกกว่าด้วย
1.7 แก๊สปิโตรเลียมเหลว หรือ Liquefied Petroleum Gas (LPG) ได้จากการแยกของน้ำมันดิบประกอบด้วยแก๊สโพรเพน หรือ แก๊สบิวเทน ซึ่งอาจจะเป็นแก๊สตัวใดตัวหนึ่งหรือทั้งสองตัวผสมกัน แก๊สปิโตรเลียมเหลวเป็นผลผลิตของแก๊สธรรมชาติและน้ำมันดิบ ที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ แก๊สปิโตรเลียมเหลวจะอยู่ในสถานะแก๊ส แต่ถ้าถูกอัดภายใต้ความดันสำหรับแก๊สโพรเพนประมาณ 13.8 เท่าบรรยากาศหรือแก๊สบิวเทนประมาณ 2.6 เท่าบรรยากาศจะอยู่ในสถานะของเหลว และถ้าผสมแก๊สทั้งสองตัว อย่างละครึ่งจะได้แก๊สปิโตรเลียมเหลวที่มีคุณสมบัติทางกายภาพระหว่างแก๊สผสมทั้งสองตัว แก๊สปิโตรเลียมเหลวไม่มีคุณสมบัติในการกัดกร่อนวัสดุที่ใช้ทำภาชนะที่ใช้กันทั่วไป เช่น เหล็ก ทองแดง โดยเหตุผลนี้แก๊สปิโตรเลียมเหลวจึงเหมาะกับการขนส่งหรือเก็บโดยที่ไม่ต้องใช้ภาชนะที่ทนแรงดันสูงมากนัก แก๊สปิโตรเลียมเหลวถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับหุงต้มตามบ้านเรือน การให้พลังงานความร้อนในทางอุตสาหกรรม ทางการเกษตร แก๊สปิโตรเลียมเหลวโพรเพนจะให้ค่าความร้อนสูงกว่าบิวเทน แต่เนื่องจากแก๊สปิโตรเลียมเหลวหนักกว่าอากาศจึงไม่นิยมนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์เพราะถ้ามีการรั่วจะมีการสะสมซึ่งอาจทำให้เกิดการระเบิดและไฟไหม้รุนแรง
2. แก๊สสังเคราะห์ เป็นแก๊สที่ไม่มีในธรรมชาติหรือมีน้อยในธรรมชาติ ไม่เพียงพอกับความต้องการใช้ปริมาณมาก
2.1 แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นแก๊สที่ไม่มีสี มีกลิ่นฉุนเล็กน้อย และไม่ไวปฏิกิริยา แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลผลิตของปฏิกิริยาการสันดาปของไฮโดรคาร์บอน หรือจากการย่อยสลายน้ำตาลและแป้งของแบคทีเรีย แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ใช้ประโยชน์ในการผลิตน้ำแข็งแห้ง (dry ice) สำหรับการถนอมอาหาร เป็นแก๊สที่ไม่ช่วยในการเจริญของแบคทีเรียที่ทำให้อาหารเน่าเสีย และเติมลงไปในเครื่องดื่มประเภทน้ำอัดลม หรือนำไปพ่นลงสู่เครื่องดื่มบางประเภทเพื่อให้รสชาติดีขึ้น และยังใช้ในการผ่าตัดที่มีการเปิดแผลขนาดเล็ก โดยใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์อัดขยายช่องท้องหรือช่องอกให้มีช่องว่างมากพอที่จะสอดเครื่องมือสำหรับผ่าตัด และหลังการผ่าตัดก็จะใช้แก๊สผสมของคาร์บอนไดออกไซด์กับออกซิเจนกระตุ้นการหายใจเพื่อให้ฟื้น
2.2 แก๊สไนตรัสออกไซด์ เป็นแก๊สที่ไม่มีสี มีกลิ่นและรสหวาน ไนตรัสออกไซด์จะเรียกว่าแก๊สหัวเราะ (laughing gas) เนื่องจากเมื่อสูดดมไนตรัสออกไซด์ในความเข้มข้นสูงจะมีอาการเคลิบเคลิ้ม ลด
ความกังวล และยังลดอาการเจ็บปวดได้ด้วย แก๊สไนตรัสออกไซด์ผลิตได้จากการทำปฏิกิริยาของแอมโมเนียมไนเตรทหลอมเหลวกับไอน้ำที่อุณหภูมิประมาณ 2500 – 2600 องศาเซลเซียส และบางส่วนได้จากกระบวนการผลิตกรดไนตริก แก๊สไนตรัสออกไซด์นำไปใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์โดยใช้เป็นยาสลบ
สำหรับในกรณีที่ไม่สามารถใช้วิธีอื่นๆ เช่นการฉีดยาสลบเข้าทางเส้นเลือด ใช้ลดความเจ็บปวดสำหรับการถอนฟัน และใช้เป็นวิธีเสริมสำหรับลดความเจ็บปวดในการผ่าตัดบางกรณี นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมอาหารสำหรับอาหารฟูเมื่อตีหรือเขย่าแรง ๆ เช่น วิปปิ้งครีม และยังใช้ในการเพิ่มความเร็วรอบของเครื่องยนต์ที่ต้องการพลังงานสูงๆ เช่นรถแข่ง และรถบรรทุกขนาดหนัก
2.3 แก๊สไฮโดรเจน เป็นแก๊สไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไวไฟมาก และเป็นแก๊สที่เบากว่าอากาศมากที่สุด ผลิตได้จากฏิกิริยาของแก๊สธรรมชาติกับไอน้ำที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส แก๊สไฮโดรเจนนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมเนยเทียม โดยการเติมแก๊สไฮโดรเจนลงในน้ำมันพืช และใช้ในการผลิตแอมโมเนียและ เมทานอล นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตเซลล์เชื้อเพลิง และเชื้อเพลิงสำหรับจรวด
2.4 แก๊สอะเซติลีน เป็นแก๊สไม่มีสี มีกลิ่นคล้ายกระเทียม และไวไฟมาก ผลิตได้จากปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC2) กับน้ำ หรือได้จากเผาแก๊สมีเทนที่อุณหภุมิสูงภายใต้บรรยากาศรีดักชัน ประโยชน์ของแก๊สอะเซติลีนคือ ใช้เป็นเชื้อเพลิงที่ให้ความร้อนสูงสำหรับการตัดเชื่อมโลหะ และใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตโพลีไวนีลคลอไรด์
2.5 แก๊สแอมโมเนีย เป็นแก๊สไม่มีสี มีกลิ่นฉุนเฉพาะตัว กัดกร่อน และไวไฟ แก๊สแอมโมเนียผลิตได้จากปฏิกิริยาของแก๊สไนโตรเจนและแก๊สไฮโดรเจนที่อุณหภูมิและความดันสูงโดยใช้เหล็กเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา แก๊สแอมโมเนียนำไปใช้ประโยชน์เป็นสารทำความเย็นในระบบทำความเย็นทางอุตสาหกรรมอาหารแช่แข็งและใช้ในการผลิตน้ำแข็ง นอกจากนี้แก๊สแอมโมเนียยังเป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตเกลือแอมโมเนียชนิดต่างๆ ซึ่งนำไปใช้ทั้งในบ้านเรือนและอุตสาหกรรม เช่น น้ำยาทำความสะอาด ปุ๋ย รวมไปถึงวัตถุระเบิด
2.6 แก๊สคลอรีน เป็นแก๊สมีสีเหลืองอมเขียว มีกลิ่นฉุนรุนแรงเฉพาะตัว กัดกร่อนและเป็นตัว ออกซิไดส์ การผลิตแก๊สคลอรีนได้จากการแยกสลายเกลือแกง (NaCl) ด้วยไฟฟ้า แก๊สคลอรีนใช้เป็นสารฆ่าเชื้อในน้ำในกระบวนการผลิตน้ำประปา เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซเดียมไฮโปคลอไรด์ (NaOCl) ซึ่งใช้เป็นสารฆ่าเชื้อและฟอกขาวในบ้านเรือน ในสระว่ายน้ำ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารฟอกขาวในอุตสาหกรรมผ้า เยื่อไม้ และเยื่อกระดาษ
แม้ว่าแก๊สที่กล่าวมาจะมีประโยชน์มากมายต่อมนุษย์แต่ก็อาจทำให้เกิดโทษได้ เนื่องจากแก๊สที่นำมาใช้งานจะถูกอัดภายใต้ความดันและมีความหนาแน่นสูง ถ้ามีการรั่วไหลจะมีอันตรายมาก แก๊สบางชนิดติดไฟได้หรืออาจเป็นพิษเมื่อสูดดม แก๊สบางชนิดเช่นออกซิเจนแม้จะไม่ติดไฟแต่ถ้าผสมกับแก๊สหรือวัสดุที่ติดไฟได้ก็จะเป็นตัวเร่งให้เกิดการลุกไหม้หรือระเบิดได้ นอกจากนี้ต้องพิจารณาคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นการกัดกร่อนของแก๊สต่อวัสดุที่จะนำมาใช้ทำท่อและข้อต่อ ถังบรรจุแก๊สแต่ละชนิดจะต้องมีการตรวจสอบสภาพและกำหนดอายุการใช้งานเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้ ถ้าต้องการข้อมูลและรายละเอียดเพิ่มเติมโปรดติดต่อ โครงการเคมี กรมวิทยาศาสตร์บริการ โทร. 0 2201 7221

โฆษณา

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

%d bloggers like this: