• ความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการ
• การใช้สารเคมีในห้องปฏิบัติการอย่างปลอดภัย
• ทักษะการเทสารเคมี
• ทักษะการใช้เครื่องแก้ววัดปริมาตร
• ทักษะการปิเปต
• ทักษะการไทเทรท
• ทักษะการกรองสาร
  • การกรองด้วยแรงดึงดูดของโลก
  • การกรองด้วยสุญญากาศ
• เทคนิคการกลั่นอย่างง่าย
• เทคนิคการสกัด

ทักษะการกรอง

เทคนิคเกี่ยวกับการกรอง

การกรองเป็นวิธีแยกของแข็งที่ไม่บริสุทธิ์ออกจากของเหลวหรือสารละลาย หรือเป็นการแยกสารที่เป็นของแข็งที่อยู่ในรูปของผลึกหรือตะกอนออกจากของเหลวหรือสารละลายโดยใช้ตัวกรอง เช่น กระดาษกรอง, Membrane filter ฯลฯ การกรองที่มีประสิทธิภาพดีนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกอุปกรณ์ การกรองที่เหมาะสมกับลักษณะของตะกอนและใช้เทคนิคการทำที่ถูกต้อง ต่อไปนี้จะขอกล่าวถึงเทคนิคเกี่ยวกับการกรองที่สำคัญฯ

การเลือกตัวกรอง

ตัวกรองมีหลายประเภท ผู้ทดลองจะใช้ตัวกรองประเภทใดนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของตะกอนหรือสารที่ต้องการจะแยก รวมทั้งความต้องการที่จะแยกตะกอนทั้งหมดออกจากสารละลายให้มากน้อยเพียงใด ตัวกรองที่นิยมใช้กันทั่ว ๆ ไปมีดังนี้

กระดาษกรอง

กระดาษกรองมีหลายชนิดแต่ละชนิดใช้ได้เหมาะสมกับลักษณะและขนาดของตะกอน ตลอดจนจุดประสงค์ของการแยกตะกอนด้วย เช่น กระดาษกรองที่ใช้ในคุณภาพวิเคราะห์ เป็นกระดาษกรองที่เมื่อเผาแล้วมีปริมาณของขี้เถามากพอสมควรคือประมาณ 0.7-1.0 มก. สำหรับกระดาษที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 9 ซม. กระดาษกรองชนิดนี้ จึงไม่เหมาะในปริมาณวิเคราะห์แต่นำไปใช้อย่างกว้างขวางในการทำสารละลายใสหรือแยกของแข็งออกจากสารละลายทั่ว ๆ ไป สำหรับกระดาษกรองที่จะใช้ในปริมาณวิเคราะห์นั้นเป็นกระดาษกรองที่เมื่อนำไปเผาแล้วจะมีปริมาณของขี้เถ้าน้อย หรือไม่มีขี้เถ้าเลย เมื่อเผากระดาษกรองชนิดที่มีขี้เถ้าน้อยขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 11 ซม. จะมีขี้เถ้าอย่างต่ำประมาณ 0.06 มก. ส่วนชนิดไม่มีขี้เถ้าเมื่อเผาแล้วจะมีขี้เถ้าประมาณ 0.0 มก. หรือน้อยกว่า ซึ่งน้ำหนักของขี้เถ้าดังกล่าวนี้นับว่าเป็นส่วนน้อยมาก ในปริมาณวิเคราะห์จึงตัดทิ้งได้ กระดาษกรองชนิดนี้จึงนิยมใช้ในปริมาณวิเคราะห์ทั่ว ๆ ไป กระดาษกรองอีกชนิดหนึ่งเรียกว่า Hardened grade papers เป็นกระดาษกรองที่ใช้กับการกรองด้วยระบบสุญญากาศ เพราะมีพื้นผิวค่อนข้างแข็งเหนียวเมื่อเปียกมีทั้งชนิดธรรมดาและชนิดมีขี้เถ้าน้อยหรือไม่มีขี้เถ้าเลย

    เนื่องจากกระดาษกรองมีขนาดแตกต่างกัน ผู้ทดลองต้องเลือกใช้ให้เหมาะสมกับปริมาณของตะกอนตามปกติกระดาษกรองที่ใช้กันมากมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 9 ซม. และ 11 ซม. เมื่อกรองแล้วควรให้มีตะกอนบนกระดาษกรองประมาณ 3/4 ของกระดาษกรอง ดังนั้นจึงต้องพิจารณาก่อนว่าควรใช้กระดาษกรองชนิดใดจึงจะเหมาะสม

    ได้กล่าวแล้วว่ากระดาษกรองมีหลายชนิด บางชนิดเนื้อหยาบบางชนิดเนื้อละเอียดและมีขนาดของรูพรุนแตกต่างกัน จึงต้องเลือกใช้ให้เหมาะสมกับขนาดของตะกอนด้วย เช่น ถ้าใช้กระดาษกรองที่มีเนื้อหยาบ ผลึกหรือตะกอนที่มีขนาดเล็กจะผ่านไปได้ และการกรองจะเป็นไปอย่างรวดเร็วแต่ถ้าใช้กระดาษกรองที่มีเนื้อละเอียดการกรองจะดำเนินไปอย่างช้า ๆ ได้ตะกอนมากเนื่องจากจะมีตะกอนผ่านไปได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ด้วยเหตุนี้การเลือกใช้กระดาษกรองจึงควรคำนึงถึงชนิดของกระดาษกรองและอัตราเร็วในการกรองเป็นสิ่งสำคัญ

    สำหรับกระดาษกรองที่มีผิวด้านหนึ่งเป็นผิวหยาบอีกด้านหนึ่งเป็นผิวละเอียดนั้น เมื่อเวลากรองจะต้องเอาด้านผิวหยาบขึ้นข้างขน ทั้งนี้เพื่อช่วยกระจายตะกอนไม่ให้ไปรวมกันตรงกันกรวย อันจะทำให้อัตราการกรองช้างลงได้

    ต่อไปนี้จะขอยกตัวอย่างการเลือกใช้กระดาษกรองให้เหมาะสมกับลักษณะของตะกอนจากกระดาษกรองที่มีผู้ผลิต 3 แห่ง คือ W = กระดาษกรอง (Whatman, S&S = กระดาษ Schleicher and Schull และ RA = กระดาษ Reeve-Angle

ตาราง 1 การเลือกใช้กระดาษกรองให้เหมาะสมกับลักษณะของตะกอน (กระดาษกรองที่ใช้ในคุณภาพวิเคราะห์หรือที่ใช้ทั่ว ๆ ไป)

W	S&S	RA	เนื้อ	ความเร็ว	ใช้สำหรับ
4	604	202	หยาบ	เร็วมาก	ตะกอนคล้ายวุ้น
1	595	271	ปานกลาง	ปานกลาง	ตะกอนเป็นผลึก
3	602	201	ปานกลาง	ช้า	ตะกอนเป็นผลึกละเอียด(นิยมใช้กับกรวยบุชเนอร์)

ตาราง 2 การเลือกใช้กระดาษกรองให้เหมาะสมกับลักษณะของตะกอน (กระดาษกรอง ที่ใช้ในปริมาณวิเคราะห์)

W	S&S	RA	เนื้อ	ความเร็ว	ใช้สำหรับ
41	589 บลูรินบอน	-	หยาบ	เร็วมาก	ตะกอนคล้ายวุ้น
40	589ไวรท์ริบบอน	-	ปานกลาง	เร็ว	ตะกอนเป็นผลึก
42	589 แบล็กกริบบอน	-	ปานกลาง	ช้า	ตะกอนเป็นผลึกละเอียด

เนื่องจากกระดาษกรองไม่เหนียวจึงมีข้อเสียตรงที่มักจะขาดง่าย โดยเฉพาะเมื่อถูกกับ รีเอเจนต์บางชนิด นอกจากนี้กระดาษกรองยังดูดความขึ้นได้มาก การชั่งหาน้ำหนักของตะกอนบนกระดาษกรองจึงไม่ใช่น้ำหนักที่แท้จริง ดังนั้นจึงต้องเผากระดาษกรองให้เป็นขี้เถ้าเสียก่อนจึงจะนำไปชั่ง ซึ่งมีผลเสียตามมาก็คือเมื่อกระดาษกรองถูกเผาจะมีคาร์บอนเกิดขึ้น และมักจะไปรีดิวซ์โลหะที่เป็นองค์ประกอบของตะกอนได้ หากกระดาษกรองมีขี้เถ้ามากก็ไม่เหมาะสำหรับปริมาณวิเคราะห์

Fritted glassware

Fritted glassware หรือที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Sintered glass เป็นตัวกรองที่ทำจากผลแก้วโดยให้ความร้อนจนผงแก้วเริ่มหลอมติดกัน Fritted glassware มีรูพรุนหลายขนาด แต่ละขนาดใช้เหมาะกับสารที่จะนำมาแยกไม่เหมือนกัน เช่น รูพรุนขนาดใหญ่ (40-60 ไมครอน) ใช้กรองตะกอนขนาดปานกลางหรือผลึกที่มีปริมาณมาก ๆ รูพรุนขนาดปานกลาง (10-15 ไมครอน) ใช้กรองตะกอนที่ละเอียดมาก เช่น ตะกอนแบเรียมซัลเฟต (BaSO4) คิวปรัสออกไซด์ (Cu2O) และถ้าเป็นรูพรุนขนาดเล็ก (4-5.5 ไมครอน) ก็จะใช้กรองตะกอนชนิดที่ละเอียดที่สุด เป็นต้น

การใช้ Fritted glassware จะต้องใช้ด้วยความระมัดระวังเพราะอาจแตกได้ ก่อนนำไปใช้ควรล้างโดยการกรองด้วยแรงสุญญากาศ ด้วยกรดเกลือที่ร้อนแล้วล้างด้วยน้ำกลั่นอีกครั้งหนึ่ง เพื่อกำจัดฝุ่นผงที่เกาะติดอยู่และหลังจากใช้ Fritted glassware แล้วต้องนำมาทำความสะอาดทันที โดยใช้น้ำผ่านในทิศทางที่ตรงข้ามกับการกรอง ภายใต้ความดันไม่เกิน 15 ปอนด์/ตารางนิ้ว หากยังมีสิ่งสกปรกบางชนิดติดอยู่จะต้องกำจัดออกโดยใช้สารเคมีในตารางข้างล่างนี้

ตาราง 3 สารเคมีที่ใช้ทำความสะอาด Fritted glassware

สาร	สารละลายทำความสะอาดที่ใช้
ไขมัน	เททระคลอโรมีเทน
สารอินทรีย์	ใช้สารละลายทำความสะอาดที่เข้มขนและร้อน
สารพวกปรอท	กรดไนทริกที่ร้อน
เงินคลอไรด์	แอมโมเนียหรือโซเดียมไฮโปซัลไฟต์

Membrane fillers

Membrane fillers มีโครงสร้างเป็นพอลิเมทริกหรือพลาสติกมีลักษณะเป็นแผ่นบางๆและมีความพรุนสูง รูพรุนมีขนาดสม่ำเสมอและมีหลายขนาดซึ่งผู้ทดลองจะต้องเลือกใช้ให้เหมาะสมกับสารที่ต้องการจะแยก เช่น ถ้าแยกโปรตีน ไอโซไซม์ เฮโมโกลบินหรือิมมูโนโกลบูลิน ออกจากสารละลาย ก็ต้องใช้ชนิดที่มีรูขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 ไมครอน แต่ถ้าจะใช้แยกจุลชีพก็ต้องใช้ชนิดที่มีรูขนาด 0.01-2.0 ไมครอน เป็นต้น

การรินสารละลายในการกรอง

ก่อนจะกรองตะกอนอย่าให้ตะกอนในบีกเกอร์หรือในภาชนะไหลลงบนกระดาษกรอง เพราะตะกอนจะไปอุดรูพรุนของกระดาษกรอง ทำให้การกรองช้าลงได้ ดังนั้นก่อนกรองจึงควรตั้งสารละลายทิ้งไว้ให้ตะกอนนอนก้นก่อน แล้วค่อย ๆ เทลงไป พยายามให้ตะกอนทั้งหมดอยู่ในบีกเกอร์ วิธีการเช่นนี้เรียกว่า การริน มีวิธีทำเป็นขั้น ๆ ดังนี้

1. ถือภาชนะบรรจุสารที่จะกรอง (อาจเป็นบีกเกอร์หรือหลอดทดลอง) ไว้มือหนึ่งและอีกมือหนึ่งถือแท่งแก้วคน
2. เอียงบีกเกอร์จนกระทั่งของเหลวเกือบจะถึงปากบีกเกอร์
3. ใช้แท่งแก้วสัมผัสกับปากบีกเกอร์ตรงบริเวณที่จะให้สารไหลลงมา และให้ปลายข้างหนึ่งของแท่งแก้วอยู่ในกรวยกรอง
   
   ภาพลักษณะการรินสารละลายลงในกระดาษกรอง
4. เอียงบีกเกอร์ต่อไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งของเหลวสัมผัสกับแท่งแก้วและไหลลงสู่กรวยกรองอย่างช้า ๆ ถ้าจะหยุดเทจะต้องลากปากบีกเกอร์ถูกขึ้นไปตามแท่งแก้ว เพื่อป้องกันมิให้ของเหลวไหลออกมาทางด้านข้างของบีกเกอร์

การล้างตะกอน

เมื่อรินสารละลายใส ๆ ลงในกระดาษกรองจนหมดแล้วควรล้างตะกอนที่อยู่ในบีกเกอร์ที่จะเทตะกอนลงไป วัตถุประสงค์ของการล้างตะกอนก็เพื่อกำจัดสารละลายที่ตะกอนอมไว้และสารไม่บริสุทธิ์อื่น ๆ ที่อยู่ติดกับตะกอนไปหมดไปก่อน ดังนั้นของเหลวที่จะใช้ในการล้างตะกอน จะต้องสามารถรวมเป็นเนื้อเดียวกันกับสารละลายที่ตะกอนอุ้มไว้ แต่ต้องไม่ละลายตะกอนเลย

การล้างตะกอนอาจล้างในบิกเกอร์ก็ได้ หลังจากรินสารละลายออกไปหมดแล้ว โดยการเติมของเหลวที่จะใช้ล้างตะกอนลงไปเล็กน้อย คนผสมเข้าด้วยกัน แล้วตัดทิ้งไว้ให้ตกตะกอน แล้วรินน้ำใส ๆ ลงในกระดาษกรองเพื่อความสะดวกในการริน จึงนิยมให้ตะกอนตกที่ก้นบีกเกอร์ด้านใดด้านหนึ่งก่อน โดยตั้งบีกเกอร์ให้เอียงเล็กน้อยตะกอนจะได้มารวมทางด้านเดียวกัน

ภาพลักษณะการวางบีกเกอร์เพื่อให้ตะกอนตกมารวมทางด้านเดียวกัน

การล้างตะกอนควรทำหลาย ๆ ครั้ง โดยใช้ของเหลวที่ใช้ล้างตะกอนครั้งละเพียงเล็กน้อยจะมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารต่าง ๆ ที่ปนกับตะกอนได้ดีกว่าการล้างครั้งเดียวที่ใช้ของเหลวในปริมาเท่ากันกับการล้างตะกอนหลาย ๆ ครั้ง อนึ่งการล้างตะกอนนี้ควรทำในขณะที่ตะกอนยังเปียกหากทิ้งไว้จนตะกอนแห้งแล้วจะล้างตะกอนให้บริสุทธิ์ได้ยาก

การถ่ายเทตะกอน

การถ่ายเทตะกอนจากบีกเกอร์ลงในกระดาษกรองทำให้ได้โดยการฉีดน้ำจากขวดน้ำล้างลงไป การฉีดน้ำนี้เป็นการชะไล่ตะกอนลงมาในตัวกรอง ให้ทั้งน้ำและตะกอนไหลตามกันลงมาตามแท่งแก้ว สู่ตัวกรอง ในตอนสุดท้ายอาจมีตะกอนเพียงเล็กน้อยติดอยู่ข้าง ๆ บีกเกอร์จึงต้องถูออกด้วยรับเบอร์โพลิชแมนจนสะอาด

โดยทั่วไปแล้วการกรองอาจทำได้ 2 วิธีคือ การกรองด้วยแรงดึงดูดของโลกและการกรองด้วยแรงสุญญากาศจะขอกล่าวถึงเทคนิคการกรองทั้ง 2 วิธีนี้ในหัวข้อต่อไป