วันจันทร์ที่ 7 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554

มารี คูรี : นักเคมีหญิงเหล็ก ผู้พิชิตรางวัลโนเบลถึง 2 ครั้ง




        ในวันนี้ (วันที่ 7 พฤศจิกายน 2554) ทางเว็บ google ได้นำรูปของการทดลองของมารี คูรี  มาปรับเป็นโลโก้ของทางเว็บ เพราะวันนี้เป็นวันครบรอบ 144 ปี ที่มารี คูรี นักเคมีผู้วิจัยเกี่ยวกับรังสี นั้นได้กำเนิดขึ้นมา และสร้างปรากฎการณ์ใหม่ให้กับวงการเคมี ซึ่งในอดีตนั้นยังไม่สตรีใดทำได้ถึงขนาดนี้

File:Marie Curie 1903.jpg     มารี คูรี หรือ มาเรีย ซกวอดอฟสกา คูรี เกิดเมื่อวันที่ 7 พฤศจิกายน 2410 หรือเมื่อ 144 ปีที่แล้ว (ในประเทศไทยตรงกับรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว - รัชกาลที่ 4) เกิดที่กรุงวอร์ชอร์ ประเทศโปแลนด์ ซึ่งในช่วงนั้นประเทศโปแลนด์นั้นถูกยึดครองโดยรัสเซีย ซึ่งนอกจากรัสเซียจะกดขี่โปแลนด์แล้ว ยังกีดกันไม่ให้ชาวโปแลนด์รับการศึกษาขั้นสูงอีกด้วย

      ดังนั้น มารี คูรี ซึ่งเป็นผู้ที่ใฝ่รู้จึงหาโอกาสในการเรียน โดยตอนแรกเธอต้องการไปศึกษาที่มหาวิทยาลัยคราคอฟ แต่เธอกลับถูกตอบกลับมาว่า เธอเหมาะกับการเรียนคหกรรมศาสตร์มากกว่า เธอจึงไปเรียนที่มหาวิทยาลัยชอร์บอนน์ ประเทศฝรั่งเศส

        เนื่องจากการเดินทางไปศึกษาต่อต่างประเทศนั้นมีค่าใช้จ่ายที่สูง ดังนั้นเธอจึงให้พี่สาวของเธอ นามว่า บรอนยา ไปศึกษาแพทยศาสตร์ก่อน โดยในระหว่างนั้นเธอก็เป็นครูสอนหนังสือ และเมื่อบรอนยาเรียนจบแล้ว บรอนยาจึงส่งเสียมาเรียเรียนทางวิทยาศาสตร์บ้าง โดยในปี พ.ศ 2434 เธอได้เปลี่ยนชื่อเป็นมารี และเข้าเรียนวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยซอร์บอห์น จนสำเร็จการศึกษาปริญญาโทสาขาฟิสิกส์ในปี พ.ศ 2436 และปริญญาโทสาขาคณิตศาสตร์ในปี พ.ศ 2437


File:Marie Pierre Irene Curie.jpg
         ในปีเดียวกัน เธอได้พบกับปิแอร์ คูรี ผู้ซึ่งเป็นอาจารย์ทางฟิสิกส์และเคมีที่ École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI) และได้เกิดความรู้สึกผูกพันกัน จนกระทั่งแต่งงานกันในปี พ.ศ 2438 จากนั้นมาทั้งสองก็ได้ใช้เวลาร่วมกันหลังแต่งงานโดยการขี่จักรยานรอบฝรั่งเศส และทำงานในห้องแลบ

         จนกระทั่งในปี พ.ศ 2440 มารีให้กำเนิดลูกสาวคนแรกนามว่า "อีแรน" และได้เข้าเรียนระดับปริญญาเอกในเวลาต่อมา

          ซึ่งการเรียนระดับปริญญาเอกนั้น จะต้องเลือกหัวข้อวิทยานิพนธ์เอง เธอจึงได้ค้นคว้า และพบว่าในช่วงปี 2439 นั้น เฮนรี แบคเคอเรล ได้ค้นพบเกลือของยูเรเนียม ซึ่งพบว่าแม้อยู่ในที่มืดก็ทำให้ฟิล์มนั้นมัวได้ เธอจึงต้องการศึกษาว่ามีรังสีอะไรอยู่ภายในสารประกอบนี้ ซึ่งเพื่อให้ได้ผล เธอจึงร่วมมือกับน้องออกแบบ Electrometer ซุึ่งสามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้ดี โดยเธอนั้นได้พบว่ารังสีนั้นไม่ได้เกิดจากการทำปฏิกิริยาของโมเลกุล แต่ออกมาจากอะตอมของมันเอง


           ในปี พ.ศ 2441 เธอได้นำแร่พิตซ์เบลนด์มาสกัดจนค้นพบธาตุ Po (โพโลเนียม) และธาตุ Ra (เรเดียม) โดยเธอพบว่า Ra นั้นแผ่รังสีได้ดีกว่า U ถึง 2 ล้านเท่า จนกระทั่งในปี พ.ศ 2445 เธอจึงแยกธาตุยูเรเนียมบริสุทธิ์ออกในรูปของ RaCl2 ได้ และในปีต่อมา (พ.ศ 2446) เธอจึงได้รับปริญญาเอกในสาขาฟิสิกส์

         ในปีเดียวกันนั้นเอง มารี , ปิแอร์ และแบกเกอเรล นั้นได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ โดยแบกเกอเรลได้รับรางวัลจากการค้นพบปรากฎการณ์กัมมันตรังสี และครอบครัวคูรีนั้นได้รางวัลจากการค้นพบและศึกษาธรรมชาติของกัมมันตรังสี  ซึ่งนับว่าเป็นครั้งแรกของเวทีโนเบลที่ผู้หญิงได้รับรางวัลโนเบลเฉกเช่นเดียวกับผู้ชาย


(The Radioactive : คำบัญญัติโดยครอบครัวคูรี)

          อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสมัยนั้นผู้คนยังมองว่า วิทยาศาสตร์ยังเป็นเรื่องของผู้ชาย ดังนั้นเมื่อมารีได้รับรางวัล สังคมหลายกลุ่มจึงมองว่า เธอติดสอยห้อยท้ายสามีได้รับรางวัลหรือเปล่า ซึ่งนั่นทำให้เธอทำงานหนักขึ้นเพื่อพิสูจน์ตัวเอง

           ในปี พ.ศ 2447 เธอให้กำเนิดลูกสาวอีกคนนามว่า "อีฟ" และอีก 2 ปีต่อมา คือปี พ.ศ 2449 เกิดโศกนาฎกรรมอันน่าเศร้าขึ้น เมื่อปิแอร์ สามีของเธอ ถูกรถม้าชนตายคาที่ขณะกำลังข้ามถนน เธอจึงรู้สึกเศร้ามาก แต่ก็ยังตั้งใจที่จะทำงานต่อไป ทางมหาวิทยาลัยซอร์บอห์น จึงแต่งตั้งเธอเป็นศาสตราจารย์หญิง ซึ่งถือว่าเป็นประวัติศาสตร์ครั้งแรกของมหาวิทยาลัย

           ในปี พ.ศ 2454 (คือ 100 ปีที่แล้ว) เธอก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี ซึ่งถือเป็นรางวัลโนเบลครั้งที่ 2 ของเธอ ในฐานะที่เธอค้นพบธาตุ U และ Po แม้ในขณะนั้นเธอจะมีข่าวคราวที่ไม่ดีเท่าไร แต่เธอก็ตัดสินใจรับรางวัล และตั้งใจทำงานต่ออย่างเต็มที่ แต่แม้กระนั้น ชาวฝรั่งเศสก็ยังไม่ยอมรับความสามารถของเธอ เพราะเมื่อเธอสมัครเข้า French Academy of Science เธอกลับถูกปฏิเสธ และรู้สึกอยากกลับบ้านเกิดที่ประเทศโปแลนด์ แต่เธอต้องการพิสูจน์ให้รู้ว่า แม้เธอเป็นคนต่างด้าว แต่เธอก็รักประเทศฝรั่งเศสอย่างจริงใจ

File:Dyplom Sklodowska-Curie.jpg


รางวัลโนเบลของมารี คูรี ในปี พ.ศ 2454

                ด้วยความพยายามของเธอ ในปี พ.ศ 2457 Institut du radium ได้ถือกำเนิดขึ้น โดยเน้นที่จะพัฒนานักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ในสาขาเคมี ฟิสิกส์ และการแพทย์ ซึ่งถือว่าประสบความสำเร็จอย่างดีงาม เพราะมีผู้ได้รางวัลโนเบลหลายคน รวมถึงอีแรน ลูกสาวของเธอด้วย

File:Marie Curie - Mobile X-Ray-Unit.jpg                 อย่างไรก็ตาม ในช่วง พ.ศ 2457 - 2461 นั้น สงครามโลกครั้งที่ 1 ได้ถืออุบัติขึ้น มารีและอีแรน จึงได้ทำจิตอาสาโดยการออกหน่วยรถวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีชื่อเรียกกันทั่วไปว่า petites Curies หรือ Little Curies โดยภายในนั้นมีอุปกรณ์ทางรังสีวิทยาอยู่ ซี่งการออกหน่วยดังกล่าวนั้นทำให้เธอได้เปลี่ยนทัศนคติของสังคมสมัยนั้นโดยสิ้นเชิง

               เมื่อสงครามสิ้นสุดลง เธอได้เดินทางไปยังประเทศสหรัฐอเมริกา เพื่อของบสนับสนุนการวิจัยเรเดียม โดยในการเดินทางดังกล่าว ประธานาธิบดีของประเทศสหรัฐอเมริกาได้ให้เรเดียมบริสุทธิ์หนัก 1 กรัม

                ในปี พ.ศ 2477 มารีได้จัดตั้งมูลนิธิคูรีขึ้น เพื่อสนับสนุนงานวิจัยวิทยาศาสตร์และการแพทย์ และในปี พ.ศ 2478 เธอเสียชีวิตจากโรคมะเร็ง ซึ่งเป็นโรคที่เธอเป็นมานาน เนื่องจากการทดลองกัมมันตรังสีของเธอ ซึ่งเธอเสียชีวิตในวันที่ 4 กรกฎาคม 2478 สิริอายุ 67 ปี

                 จากนั้นในปี พ.ศ 2535 ศพของปิแอร์ และ มารี ได้ถูกนำไปฝังอย่างสมเกียรติที่ ปาเตออง ซึ่งเป็นสถานที่ฝังศพบุคคลอันทรงเกียรติแห่งประเทศฝรั่งเศส และในปีเดียวกันนั้น ทางรัฐบาลฝรั่งเศสได้จัดพิมพ์ธนบัตรราคา 500 ฟรังก์ ซึ่งมีภาพของทั้งสองบนธนบัตรด้วย

                 จะเห็นได้ว่า ชีวิตของ มารี คูรี นั้นไม่ได้โรยไปด้วยกลีบกุหลาบเลย ทุกอย่างนั้นแลกด้วยความพยายาม และ ความเสี่ยงทั้งนั้น โดยเฉพาะความเสี่ยงทางด้านกัมมันตรังสี ซึ่งในสมัยก่อนนั้นไม่ได้มีวิธีการป้องกันที่ดีเหมือนปัจจุบันนี้ ทำให้คนในครอบครัวและตัวเธอนั้น ต่างจบชีวิตด้วยโรคมะเร็ง ซึ่งเป็นโรคที่แม้คนปัจจุบันก็ไม่ปรารถนาที่จะเป็น

                 และเพื่อเป็นการยกย่องมารี คูรี นักเคมีสตรี ผู้พลิกโฉมวงการเคมีให้คนทั้งโลกเห็นว่า ผู้หญิงนั้นก็ยังมีศักยภาพและความสามารถไม่ด้อยไปกว่าผู้ชาย และนักเคมีนั้นก็สามารถทำจิตอาสาเพื่อรับใช้สังคมได้เช่นเดียวกับอาชีพอื่นๆ ประกอบกับในปี พ.ศ 2554 นั้นครบรอบ 100 ปี ที่มารี คูรี ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีแต่เพียงผู้เดียว ทาง IUPAC และ UNESCO จึงได้สถาปนาปีนี้เป็น "ปีเคมีสากล (International Year of Chemistry)"

                สำหรับวัตถุประสงค์ของปีเคมีสากลนั้นมีดังนี้


  1. เพื่อเพิ่มความตระหนักรู้ทางเคมีให้กับสังคมส่วนรวม
  2. เพื่อกระตุ้นให้เยาวชนมีความสนใจในวิชาเคมีมากขึ้น
  3. เพื่อกระตุ้นความคิดในการพัฒนาอนาคตด้วยเคมี
  4. เพื่อเฉลิมฉลอง 100 ปี ที่มารี คูรี ได้รับรางวัลโนเบล  อันเป็นการพลิกโฉมบทบาทสตรีในวงการวิทยาศาสตร์


            โดยได้มีการจัดกิจกรรมต่างๆ มากมาย เช่น การประชุมทางวิชาการ การเผยแพร่ความรู้ทางเคมีให้บุคคลต่างๆ ภายใต้แนวคิดที่ว่า “Chemistry—our life, our future" หรือ "เคมี คือชีวิตและอนาคตของเรา"

              เราในฐานะผู้มีความสนใจทางด้านเคมี ควรจะร่วมกันตระหนักรู้ว่า เรื่องเพศนั้นไม่ได้มีความสำคัญต่อการพัฒนาองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เลย แต่ขึ้นอยู่กับพยายามบนพื้นฐานของการศึกษา แต่ทั้งนี้ ความปลอดภัยก็เป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งยวด และละเลยไม่ได้แม้แต่น้อย

             นอกจากนี้ การพัฒนาความตระหนักรู้ทางเคมีนั้นก็ถือว่าเป็นสิ่งสำคัญมากพอๆ กับการพัฒนาองค์ความรู้ทางเคมีเลยทีเดียว เพราะปัจจุบันนั้นเคมีกลายเป็นส่วนหนึ่งในชีวิตประจำวันของเราอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นการเผยแพร่ความรู้ทางเคมีให้คนทั่วไปได้รับรู้นั้นถือว่าสำคัญยิ่ง โดยเฉพาะการใช้หลักเคมีในชีวิตประจำวัน รวมถึงการพัฒนาการศึกษาวิชาเคมีในระดับต่างๆ ให้มีความทัดเทียมกับสากลให้มากกว่านี้ โดยเฉพาะการทดลอง ซึ่งเป็นที่น่าเศร้าว่าการทดลองนั้นยังไม่มากเท่าที่ควร เพราะละเลยแนวคิดว่าพื้นฐานเคมีส่วนใหญ่ล้วนเกิดจากการทดลอง ดังนั้น การเพิ่มการทดลองจะทำให้เยาวชนเข้าใจในวิชาเคมีได้มากยิ่งขึ้น

              เพราะหากทุกๆ คน มองเห็นเคมีเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญของการขับเคลือนโลกใบนี้แล้ว โลกใบนี้จะก้าวไปข้างหน้าได้มากกว่าที่ใจคิดอย่างแน่นอน !


ข้อมูลเพิ่มเติม:
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie
2. http://www.chemistry2011.org/
3. หนังสือ "สุดยอดนักเคมีโลก" โดย ศ.ดร. สุทัศน์ ยกส้าน สำนักพิมพ์สารคดี

สารคดีชีวประวัติของมารี คูรี (ภาษาไทย)

วันอังคารที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554

PolyDADMAC : พอลิเมอร์ทำน้ำสะอาด

        การทำน้ำสะอาด (Water Purification) นั้นสามารถทำได้หลายวิธีด้วยกัน ซึ่งท่านผู้อ่านคงคุ้นเคยกับวิธีต่างๆ เหล่านี้มาบ้างแล้วคือ


  1. การกรองน้ำ
  2. การใช้สารส้มและเติมไฮเตอร์ (free Cl = 6% w/w) โดยเติมไฮเตอร์ในจำนวน 100 หยด ต่อน้ำ 50 ลิตร


      โดยในวันนี้ นอกจากจะมี 2 กระบวนการที่ทุกท่านรู้ในเบื้องต้นแล้ว เราจะมาดูอีกกระบวนการหนึ่งที่ใช้ในการผลิตน้ำประปากัน ในกรณีที่น้ำประปานั้นมีความขุ่นมากๆ จะมีการใช้พอลิเมอร์ในการตกตะกอนด้วย ซึ่งพอลิเมอร์ที่จะทำเสนอในวันนี้ มีชื่อเต็มๆ ว่า Polydiallyldimethylammonium chloride หรือชื่อสั้นๆ ว่า PolyDADMAC


      สำหรับ PolyDADMAC นั้นเป็นนั้นเป็นโฮโมพอลิเมอร์ (หมายความว่าเป็นพอลิเมอร์ที่มีรูปแบบเดียวกันทั้งหมด ที่เรารู้จักกันดีเช่น พอลิเอทิลีน พอลิสไตรีน เป็นต้น) ของ diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) โดยน้ำหนักโมเลกุลของ polyDADMAC นั้นจะอยู่ในช่วงประมาณ 100-1,000 g/mol และอาจจะมากถึง 1 ล้านในบางผลิตภัณฑ์ โดย polyDADMAC นั้นมักจะอยู่ในรูปของเหลวหนืด มีปริมาณของแข็งอยู่ประมาณ 10-50% โดย  polyDADMAC นั้นจัดเป็น cationic polymer หรือพอลิเมอร์ที่มีประจุบวก ซึ่งจากคุณสมบัติดังกล่าว ทำให้ polyDADMAC จับอนุภาคขนาดเล็กในน้ำให้กลายเป็นตะกอน แล้วตกตะกอนได้

  
              โดยกระบวนการสังเคราะห์ PolyDADMAC สามารถทำได้โดยการนำ Allyl Chloride มาทำปฏิกิริยากับ Dimethylamine ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็น Diallyldimethylammonium chloride (สามารถลองเขียนกลไกดูได้) แล้วจึงทำปฏิกิริยา polymerization ต่อ จะได้เป็น PolyDADMAC ตามต้องการ


             สำหรับการใช้ PolyDADMAC นั้นจะมีการเจือจางเสืยก่อน เพื่อให้มีปริมาณของแข็งอยู่เพียง 0.1-0.3% เท่านั้น จึงจะนำไปใช้งานได้ โดยที่การใช้งานนอกจากจะทำให้น้ำใสขึ้น โดยการจับกับอนุภาคเล็กๆ เพื่อตกตะกอนแล้ว ยังสามารถฆ่าสาหร่ายเซลล์เดียว และฮิวมัสได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม เพื่อผลที่ดีควรจะทดลองกับปริมาณน้ำที่น้อยก่อน

              จะเห็นได้ว่า PolyDADMAC นั้นเป็นพอลิเมอร์ที่มีประโยชน์มาก ในด้านการทำน้ำให้สะอาดขึ้น ซึ่งจะเห็นว่าพอลิเมอร์นั้นใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย ไม่ได้มีแต่เพียงแค่พลาสติกต่างๆ เท่านั้น แต่ยังมีอีกมากมายที่เราจะต้องศึกษากัน


ข้อมูลเพิ่มเติม
1. http://en.wikipedia.org/wiki/PolyDADMAC
2. http://www4.ncsu.edu/~hubbe/DADM.htm