บล๊อกเคมี

ทีวีสี
Location :
นครนายก Thailand

[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 1 คน [?]




Group Blog
 
All Blogs
 
Friends' blogs
[Add ทีวีสี's blog to your web]
Links
 

 

บัคกี้บอล

Buckminsterfullerene

ในปี ค.ศ. 1996 Smalley และคณะได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี จากผลงานการวิจัยค้นพบโครงสร้างรูปแบบใหม่ของคาร์บอนที่เรียกว่า Buckminsterfullerene
หลายปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ทำสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่เหมือนเป็นการปฏิวัติโลกวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในทางเคมีนั้น ได้มีการค้นพบโมเลกุลใหม่ที่เรียกว่า Buckminsterfullerene หรือ Fullerene หรือที่เรียกสั้นๆว่า Buckyball อันเป็นรูปแบบที่ 3 ของธาตุคาร์บอน ซึ่งเคยเชื่อว่ามีเพียง 2 รูปแบบของธาตุคาร์บอนบริสุทธิ์ ได้แก่เพชร และแกรไฟต์มาเป็นเวลานาน การค้นพบ buckyball นี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์วุ่นวายกับการค้นหาการใช้ที่ไม่ธรรมดาของสารโมเลกุลประหลาดนี้

Buckminsterfullerene อาจฟังดูเหมือนไม่ใช่ชื่อทางวิทยาศาสตร์ แต่เป็นชื่อที่ตั้งตามชื่อของสถาปนิกชาวอเมริกัน R. Buckminster Fuller ผู้ออกแบบโดมงาม Montreal Expo ในปี 1967
Buckyball เป็นรูปใหม่ของคาร์บอน ค้นพบครั้งแรกในปี ค.ศ. 1985 โดย Professor Richard E. Smalley; Professor Robert F. Curl Jr. แห่ง Rice University, Texas ประเทศสหรัฐอเมริกาและ Professor Harold W. Kroto แห่ง University of Sussex ประเทศอังกฤษ
การค้นพบ Buckyball ในปี 1985 นี้เป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นและน่ายินดีแก่นักเคมี เปรียบได้กับการค้นพบ Benzene เมื่อปี 1825 ซึ่ง Benzene สร้างจากคาร์บอน 6 อะตอมต่อกันเป็นวงกลมโดยมีไฮโดรเจนเกาะที่คาร์บอนอย่างละ 1 อะตอม Benzene ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีขนาดใหญ่ และเป็นบ่อเกิดของสารประกอบอินทรีย์อีกนับไม่ถ้วน มีสารอินทรีย์หลายชนิดที่นำมาใช้ผลิตสารที่ใช้ประจำวันตัวอย่างของสารผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้แก่ พลาสติก ยาแอสไพริน สีทา ฯ เช่นเดียวกันกับนักวิทยาศาสตร์ก็หวังว่า Buckyball จะเป็นเช่นเดียวกับ Benzene และหวังจาก Buckyball มากกว่า Benzene เนื่องจากมันมีขนาดใหญ่กว่าถึง 10 เท่า



ที่มา:http://www.sciencedaily.com


โครงสร้างของ Buckyball ประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนจำนวน 60 อะตอม ซึ่งอะตอมทั้ง 60 อะตอมนี้เชื่อมโยงกันเป็นรูปบอลกลวง


ที่มา:http://www.benbest.com


โครงสร้างของแกรไฟต์ประกอบด้วยคาร์บอนเรียงตัวกันเป็นชั้นๆเป็นสารที่ลื่น อ่อน มีสีเทา ดำ ใช้ทำดินสอ ใช้เป็นสารหล่อลื่น นำไฟฟ้า



ที่มา:http://newton.ex.ac.uk



โครงสร้างของเพชรประกอบด้วยคาร์บอนจับกันในลักษณะทรงเหลี่ยมสี่หน้า เป็นผลึกที่มีความแข็งมาก ไม่นำไฟฟ้า

โครงสร้างและคุณสมบัติของ Buckyball

อะตอมคาร์บอน 60 อะตอมใน Buckyball จะมีโครงสร้างที่เรียกว่า Truncated icosahedron ซึ่งก็คือรูปร่างแบบลูกฟุตบอล (ในประเทศอเมริกาเรียก soccer ball) เป็นโมเลกุลของอะตอมเดี่ยวที่สร้างเป็นทรงกลมกลวง โมเลกุลมีความสมมาตรสูง
Buckyball มีคุณสมบัติคงทนต่อการกัดกร่อนไม่นำไฟฟ้า สามารถทยนต่อการกัดกร่อน ไม่นำไฟฟ้า สามารถทนต่อการกระแทกด้วยแผ่นเหล็กสแทนเลต ( stainless steel plate) ที่ 1,500 ไมล์ต่อชั่วโมง มีการสะท้อนกลับมาเพียงเล็กน้อยโดยไม่มีอันตราย เมื่ออัดขนาดให้เหลือเพียง 70 % ของขนาดเริ่มแรก Buckball ก็จะมีความแข็งมากขึ้นเป็นสองเท่าของเพชร

คาร์บอนอะตอมทั้ง 60 อะตอมจะจับกันเป็นรูปบอล ซึ่งประกอบด้วยทั้งหมด 32 หน้าโดยเป็นรูปห้าเหลี่ยม 12 รูป และรูปหกเหลี่ยม 20 รูปมเลกุลของ C60 นี้ ไม่ได้สร้างพันธะกับอะตอมอื่นๆหรือโมเลกุลอื่น พันธะทั้งหมดจะจับกันเฉพาะกับอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น

การเตรียม Buckyball

Buckyball ที่ค้นพบเป็นครั้งแรกโดย Smalley และคณะนั้น ได้จากการใช้แสงเลเซอร์ที่มีกำลังแรงสูงทำให้แกรไฟต์กลายเป็นไอ ผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นเป็นสารที่สเถียรและสอดคล้องกับสูตร C60 ปริมาณที่เตรียมได้นั้นน้อยมาก
การค้นคว้าหาความรู้เกี่ยวกับ Buckyball ได้ดำเนินเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน ได้มีการพยายามหาวิธีการเตรียม Buckyball เพื่อให้มีปริมาณมากขึ้น ซึ่งได้มีการวิจัยเตรียม Buckyball หลายๆวิธีตัวอย่างเช่นกลุ่มของนักวิทยาศาสตร์อเมริกันเยอรมัน พบว่าสามารถเตรียม Buckyball ได้ในปริมาณที่น่าพอใจโดยการทำแกรไฟต์ให้เป็นไอในบรรยากาศของแก็สฮีเลียม พบว่าประมาณ 14% ของเขม่าประกอบด้วย C80 และยังพบสารที่เกี่ยวพันอื่นเช่น C70 ซึ่งถูกเสนอว่ามีรูปร่างเป็นรูปไข่เนื่องเพราะ C60และ C70 นี้เป็นโมเลกุลของธาตุคาร์บอน จึงมีสมบัติการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ได้ง่ายกว่าแกรไฟต์และเพชร เช่น C70 สามารถละลายใน n-hexane แล้วได้สารละลายสีส้ม ส่วน C60 เมื่อละลายใน n-hexane แล้วได้สารละลายสีม่วงแดงเข้ม และในปี ค.ศ. 1990 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ซึ่งนำโดย Donald Haffman แห่ง University of Arizona ได้ค้นพบว่าการทำอิเล็กโทรดแกรไฟต์ให้เป็นไอ จะได้ fullerene เป็นจำนวนมาก

การวิจัยค้นคว้าเพื่อนำBuckyball มาใช้ประโยชน์

หนทางที่เป็นไปได้มีดังนี้

-นำโลหะมาจับเข้ากับอะตอมของ C60 จะได้สารตัวนำยิ่งยวด (superconductor) ซึ่งสามารถนำไฟฟ้าที่อุณภูมิต่ำๆได้โดยไม่มีการต้านทาน และในปัจจุบัน สามารถสร้างสารที่นำไฟฟ้าได้ที่ 45K
นอกจากนี้ Smalley ยืนยันว่าธาตุทุกชนิดที่มีอยุ่ในตารางธาตุนั้นสามารถที่จะเข้าไปอยู่ในช่องว่างเหล่านี้ได้ ซึ่งจะทำให้ได้สารที่นำไปใช้ได้เฉพาะด้าน ที่เป็นที่รู้จักกันดีคือด้านเวชกรรม ซึ่งใช้เป็นโทเลกุลกัมมันตรังสี ในวิธีการเฉพาะสามารถใช้รักษาโรคมะเร็งอีกวิธีหนึ่งนอกจากการใช้เคมีบำบัด (chemotherapy)

-Fuzzyball ถูกสร้างขึ้นโดยเพิ่มอะตอมเดี่ยวที่ด้านตนอกของ Buckyball ตัวอย่างที่ทำนายได้ คือการเติมอะตอมไฮโดรเจนเข้าไปจับที่คาร์บอนทุกตัวเกิดเป็นสารประกอบ C60H60 ซึ่งถูกนำไปใช้หลายด้านเช่น ใช้เป็นสารเคลือบวัสดุให้เป็นมันได้ดีกว่า เทฟลอน (Teflon) การเติมอะตอมฟลูออรีนเข้าไปที่คาร์บอนทุกตัวเกิดเป็นสารประกอบ C60F6060 ซึ่งใช้เป็นสารหล่อลื่น

-โลหะบักไคด์ (MnC) Buckyball ที่เติมอะตอมเพียงไม่กี่อะตอมจะมีสมบัติเป็น superconductor รวมทั้งโปตัสเซียม อย่างไรก็ตามถ้ามีอะตอมของโปตัสเซียมเติมเข้าไปใน Buckyball มันก็จะแสดงสมบัติเป็นฉนวนมากกว่าเป็น superconductor โปตัสเซียม 3 อะตอม เหมาะที่จะใช้เป็น superconductivity ได้ดีที่สุด K3C60 เป็นผลึกโลหะที่เสถียร มีโครงสร้างแบบ face-centered cubic โดยที่โปตัสเซียมจะอยู่ในช่องว่างต่างๆ ระหว่าง Buckyball หลายๆ Buckyball โปตัสเซียมบักไคด์ (Potassium buckide) เป็นโมเลกุลของโลหะแรกที่เป็นสามมิติ ดังนั้นโลหะบักไคด์สามารถถูกผลิตเป็น free superconductor ที่ไม่ใช่เส้นตรง (linear) แต่เป็น สามมิติ ทั้งหมด

-การทดลองหลอม Buckball เข้าด้วยกัน เพื่อสร้างโมเลกุลที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก โดยใช้สารตั้งต้นที่ให้อิเลคตรอนแก่โมเลกุลของคาร์บอน จากนั้นสารประกอบที่ได้จะถูกทำให้เย็น แล้วก็ทำให้ร้อนอีกครั้งที่ 16 K จะได้สารประกอบที่มีสมบัติเป็นแม่เหล็ก

-การบรรจุก๊าซเฉื่อยต่างๆ เข้าไปในช่องว่าง (cage) ตัวอย่างเช่น การกักฮีเลียมและนีออนไว้ข้างใน Buckyball ซึ่งนับเป็นครั้งแรกที่นักเคมีจะได้สังเกตฮีเลียมและนีออนในสารประกอบชนิดอื่นๆ พวกเขาพบว่าที่อุณหภูมิจาก 1,000 องศาฟาเรนไฮท์ ถึง 1,500 องศาฟาเรนไฮท์ พันธะโคเวเลนต์พันธะหนึ่งที่เชื่อมต่อกับอะตอมคาร์บอนข้างเคียงได้แตกออก ซึ่งทำให้โครงสร้างของ Buckyball เปิดออกเป็นช่องให้อะตอมของฮีเลียมหรืออะตอมนีออนเข้าไป เมื่อปล่อยให้เย็นลง ก็จะมีการสร้างพันธะโคเวเลนต์ที่แตกออกไปนั้นใหม่ ทำให้ช่องปิด การกักอะตอมของก๊าซเฉื่อยเหล่านี้ใน Buckyball จะไม่เกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยา หรือการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน สูตรของสารใหม่ที่เกิดขึ้นนี้ นักวิทยาศาสตร์แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง เชลย ฮีเลียม หรือ นีออน และเจ้าบ้าน Buckyball ด้วยสัญลักษณ์ @ ดังนั้น Helium fullerence จึงเขียนสูตรเป็น He@C60 ซึ่งสารเหล่านี้สามารถใช้เป็นสารติดตาม หรือพิสูจน์พวกน้ำมันดิบ (crude oil) หรือสารมลพิษอื่นๆได้
นอกจากนี้ Smalley ได้เสนอโครงการ Buckyball Battery ซึ่งจะสร้างโดยกาห่อลิเทียมและฟลูออรีนไว้ในที่กักขัง (cage) ลิเทียมและฟลูออไรด์จะคายพลังงานออกมาเมื่อมันรวมกัน โมเลกุลนี้ถูกทำลายได้โดยออกซิเจนในอากาศ จำเป็นจะต้องสร้างเครื่องกั้น (Buckyball shell) นอกจากนั้น นักวิทยาศาสตร์บางท่านได้แนะนำการสร้างแบตเตอรี่ โดยการดึงอิเลคตรอนออกจาก Buckyball
ในอนาคตข้างหน้าการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับ Buckyball จะดำเนินต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง การค้นพบสารใหม่ หรือคุณสมบัติใหม่ๆ เพื่อนำมาใช้ในประโยชน์ด้านต่างๆคงเกิดขึ้นอีกมากมาย ซึ่งจะเป็นการเปิดโลกวิทยาศาสตร์ให้กว้างไกลอย่างไม่มีที่สิ้นสุด


จากจุลสารเคมี สิงหาคม 2540
โดย พ.อ. หญิง พัฒนัญญา เลขวัต




 

Create Date : 07 ธันวาคม 2551    
Last Update : 7 ธันวาคม 2551 17:45:58 น.
Counter : 2174 Pageviews.  

เคมีของความหวาน

เคมีของความหวาน

สารที่ให้ความหวานอยู่มากกว่า 50 สาร สารเหล่านี้จะมีสูตรโครงสร้างโมเลกุลที่คล้ายคลึงกัน พบว่าความหวานในสารมีพื้นฐานเคมีเกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล

จากทฤษฎี Triangle of Sweetness ของ Lamont Kier จาก Massachusetts College of Pharmacy ได้แสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของสารให้ความหวานจะมีตำแหน่งที่มีโครงสร้างพอเหมาะจะจับกับต่อมรับรสหวานที่ลิ้นอยู่ 3 ตำแหน่ง ต่อมรับรสประกอบด้วยโมเลกุลของโปรตีนซึ่งจะสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของสารให้ความหวานในตำแหน่งที่มีหมู่ –N-H หรือหมู่ –OH และในตำแหน่งที่มีอะตอม O หรืออะตอม N ส่วนตำแหน่งที่สามจะเป็นส่วนที่ประกอบด้วยโมเลกุลที่ไม่ละลายน้ำของต่อมรับรส ระยะห่างของตำแหน่งทั้งสามในโมเลกุละต้องพอเหมาะด้วย



Triangle of Sweetness



ประเภทและชนิดของสารให้ความหวานแทนน้ำตาล
ได้มีผู้ทำการศึกษา ค้นคว้า วิจัย เพื่อหาสารในความหวานแทนน้ำตาล หรือที่เรียกว่าน้ำตาลเทียม ซึ่งสังเคราะห์มาเพื่อใช้บริโภคกันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน สารให้ความหวานแทนน้ำตาลจำแนกได้เป็นสองกลุ่มคือ

1. สารให้ความหวานแทนน้ำตาลที่ให้คุณค่าอาหารน้อยกว่า 2 % ของน้ำตาลซูโครส (น้ำตาลทราย) ในปริมาณความหวานที่เท่ากัน เช่น aspartame, saccharin และ cyclamate เป็นต้น

2. สารให้ความหวานแทนน้ำตาลที่ให้คุณค่าอาหารมากกว่า 2% ของน้ำตาลซูโครส ในปริมาณความหวานที่เท่ากัน เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้หรือเตรียมจากน้ำตาลธรรมชาติแต่มีคุณสมบัติต่างกันได้แก่ mollitol, isomolt, mannilol และ xylitol เป็นต้น

สารให้ความหวานแทนน้ำตาลที่มีการกล่าวถึงอย่างมากได้แก่

1. Saccharin เป็นสารให้ความหวานสังเคราะห์สารแรก ถุกค้นพบในปี ค.ศ. 1878 โดย Ira Remsen สารนี้มีลักษณะเป็นผลึก หรือผงสีขาวมีกลิ่นอ่อนๆ ให้ความหวานเป็น 300 เท่าของน้ำตาลซูโครส
2. Cyclamate ถูกสังเคราะห์ได้ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1937 โดย Michael Sveda มีลักษณะเป็นผลึกสีขาวให้ความหวานเป็น 30 เท่าของน้ำตาลซูโครส Cyclamate ถูกใช้เป็นสารให้ความหวานอุตสาหกรรมอาหารอยู่เป็นเวลานาน แต่ในปัจจุบันไม่อนุญาติให้ใส่ในอาหาร เนื่องจากมีหลักฐานว่าเป็นอันตรายต่อผู้บริโภค
3. Aspartame ถูกค้นพบโดยบังเอิญจากการสังเคาระห์วิจัยยาที่ใช้ในการรักษาโรคกระเพาะอาหาร (anti ulcer drug) ในปี ค.ศ. 1965 โดย James Schlatter สารนี้มีลักษณะเป็นผลึกสีขาวให้ความหวานเป็น 180 เท่าของน้ำตาลซูโครส และเป็นสารที่ให้พลังงานต่ำ เมื่อนำมาใช้แทนน้ำตาลจะลดพลังงานได้ประมาณ 95% aspartame เป็นสารให้ความหวานที่ถูกนำมาใช้ทั้งในอุตสาหกรรมอาหารและการบริโภคโดยตรง มีชื่อทางการค้าว่า “Equal” และ “Nutrasweet”4. Sorbitol มีลักษณะเป็นผงสีขาว แบนหรือกลมให้ความหวานน้อยกว่าน้ำตาลซูโครส 0.5 เท่านิยมใช้ในอาหารประเภทลูกกวาดและขนมหวาน

สารให้ความหวานแทนน้ำตาลที่ดีนั้น ควรเป็นดังนี้

1. มีความหวานเท่ากับ หรือมากกว่าน้ำตาลซูโครส
2. ไม่เป็นอันตรายต่อการบริโภค
3. ต่อมรับรส รับรสหวานจากสารได้เร็ว
4. ให้พลังงานต่ำ
5. เมื่อนำไปประกอบอาหารจะมีความอยู่ตัว
6. รสหวานไม่ติดลิ้นนาน
7. ราคาไม่แพง

แม้สารให้ความหวานแทนน้ำตาลจะมีประโยชน์ทั้งในอุตสาหกรรม หรือใช้ในการบริโภคโดยตรง แต่ในการบริโภคในปริมาณมากหรือเกินพอดี อาจทำให้เกิดโทษได้






จากจุลสารเคมี สิงหาคม 2540
โดย พ.อ. หญิง ณัฐสุดา มงคลศิริ





 

Create Date : 07 ธันวาคม 2551    
Last Update : 7 ธันวาคม 2551 17:21:22 น.
Counter : 1151 Pageviews.  

 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.