ตัวทำละลาย (Solvent)

  • โดย เภสัชกร อภัย ราษฎรวิจิตร
  • 30 มกราคม 2561
  • Tweet
สารบัญ บทความที่เกี่ยวข้อง

บทนำ

ตัวทำละลาย(Solvent) หมายถึงสารที่เป็นองค์ประกอบส่วนหนึ่งของสารละลาย(Solution)และเป็นส่วนที่มีปริมาณมากกว่าองค์ประกอบอีกส่วนหนึ่งซึ่งเรียกว่า ตัวถูกละลาย(Solute) ทางวิทยาศาสตร์ สารละลายมีถึง 3 สถานะ คือ ของแข็ง(Solid) ของเหลว(Liquid) และก๊าซ/แก๊ส (Gas) ตัวทำละลายจึงมีสถานะ 3 สถานะเช่นเดียวกัน ซึ่งขอยกตัวอย่างได้ดังนี้

  • น้ำเชื่อม: มีน้ำเป็นตัวทำละลาย และมีน้ำตาลทรายเป็นตัวถูกละลาย
  • ทองเหลือง: เป็นสารละลายโลหะผสมระหว่างทองแดงกับสังกะสี แต่ปริมาณทองแดงมีมากกว่าสังกะสี จึงถือว่าทองแดงเป็นตัวทำละลาย
  • อากาศ: เป็นสารละลายที่มีส่วนประกอบของก๊าซต่างๆ เช่น ไนโตรเจน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซเฉื่อย/แก๊สเฉื่อย/Innert gases(ความหมายจากพจนานุกรมฉบับราชบัณพิตยสถาน พ.ศ 2554 คือ ธาตุที่เป็นแก๊สมีสมบัติไม่ไวต่อปฏิกิริยาเคมี ได้แก่ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน, ปัจจุบันเรียก ก๊าซมีตระกูล หรือ แก๊สมีตระกูล/Noble gases ก๊าซหายากหรือแก๊สหายาก/Rare gases) และไอน้ำ แต่ในอากาศมีก๊าซไนโตรเจนมากที่สุดจึงถือว่าไนโตรเจนเป็นตัวทำละลาย

อนึ่ง ตัวทำละลายทั้ง 3 สถานะจะทำหน้าที่ละลายหรือเจือจางตัวถูกละลายให้กลมกลืนเป็นสารเนื้อเดียวกัน กรณีของยาน้ำแขวนตะกอน อย่างเช่น ยาลดกรดที่ต้องเขย่าขวดก่อนรับประทาน น้ำในสูตรตำรับจะไม่ถือว่าเป็นตัวทำละลายเพราะรูปลักษณะยาลดกรดไม่ใช่สารเนื้อเดียวกัน และเมื่อตั้งทิ้งไว้เราจะเห็นตัวยาตกตะกอนลงมาและมีของเหลวส่วนบนคือน้ำ

ตัวทำละลายมีกี่ประเภท?

ตัวทำละลาย

เราอาจแบ่งตัวทำละลายออกเป็น 2 ประเภท คือ

ก. ตัวทำละลายมีขั้ว(Polar) และข.ตัวทำละลายไม่มีขั้ว(Non-polar) ความแตกต่างของตัวทำละลายทั้ง 2 แบบ อยู่ที่ชนิดของธาตุที่เป็นองค์ประกอบและของการจัดเรียงตัวของธาตุเหล่านั้นในระดับโมเลกุลที่จะทำให้เกิดค่าความต่างศักย์ทางไฟฟ้า เพื่อให้เข้าใจง่ายๆ ขอยกตัวอย่างดังนี้ เช่น

  • น้ำ: มีสูตรโครงสร้างทางเคมีว่า H2O คือไฮโดรเจน(H) กับ ออกซิเจน(O) เป็นธาตุคนละชนิดจึงมีความต่างศักย์ของประจุไฟฟ้าอยู่แล้ว ประกอบกับการจัดเรียงโครงสร้างโมเลกุลสนับสนุนให้เกิดความแตกต่างของขั้วไฟฟ้า(ขั้ว)มากขึ้น และยังมีเรื่องของแรงระหว่างโมเลกุลที่เรียกว่าพันธะไฮโดรเจนซึ่งจะไม่ขอกล่าวในที่นี้ ทำให้น้ำเป็นตัวทำละลายที่มีขั้ว ซึ่งธรรมชาติของตัวทำละลายมีขั้ว จะสามารถนำไฟฟ้าได้และมักจะมีจุดเดือดสูง
  • คาร์บอนเตรตระคลอไรด์(Carbon tetrachloride สารที่ใช้ดับเพลิง): มีสูตรโครงสร้างทางเคมี CCl4 คือ คาร์บอน(C) และคลอไรด์(Cl) เป็นธาตุคนละชนิดกัน จึงมีความต่างศักย์ของประจุไฟฟ้า แต่ด้วยการจัดเรียงโครงสร้างของโมเลกุลทำให้ความต่างศักย์ของประจุไฟฟ้าระหว่างธาตุทั้งสองชนิด(C และ Cl)หักล้างกันหมด คาร์บอนเตรตระคลอไรด์จึงเป็นตัวทำละลายชนิดไม่มีขั้วและไม่สามารถนำไฟฟ้าได้

นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังคันพบคุณสมบัติเพิ่มเติมของตัวทำละลายทั้ง 2ประเภท เช่น

  • ตัวทำละลายชนิดมีขั้ว จะสามารถทำละลายตัวถูกละลายชนิดที่มีขั้วเท่านั้น
  • ตัวทำละลายชนิดไม่มีขั้ว ก็สามารถทำละลายตัวถูกละลายชนิดที่ไม่มีขั้วเท่านั้นเช่นกัน

และถ้านำสารประกอบชนิดที่มีขั้วกับไม่มีขั้วมาผสมกัน จะเกิดการแยกชั้น เช่น น้ำมันพืชเป็นสารประเภทไม่มีขั้ว มาผสมกับน้ำซึ่งเป็นสารชนิดมีขั้ว จะแยกชั้นไม่สามารถละลายเข้ากันได้

ตัวอย่างตัวทำละลายในชีวิตประจำวันมีอะไรบ้าง?

ขอยกตัวอย่างตัวทำละลายที่มีความสัมพันธ์กับผู้บริโภค/ผู้ป่วยที่มีหลากหลายกลุ่มดังนี้

  • น้ำ: เป็นตัวทำละลายที่สำคัญ มีการใช้ทั่วโลก และได้รับการขนานนามว่า ตัวทำละลายสากล (Universal solvent) ไม่ว่าจะเป็นการบริโภคในชีวิตประจำวัน ใช้ผลิตน้ำหวานที่มีในชื่อการค้าต่างๆนับไม่ถ้วน ใช้ใน อุตสาหกรรมยา อุตสาหกรรม เครื่องสำอาง ตลอดจนกระทั่งอุตสาหกรรมหนักต่างๆ
  • แอลกอฮอล์ชนิดที่รับประทานได้ อย่างเช่น เอทานอล/Ethanol หรือเอทิลแอลกอฮอล์/Ethyl alcohol ถูกนำมาใช้เป็นตัวทำละลายยาบางชนิดที่ละลายน้ำได้ยาก จากนั้นจึงนำสารละลายยาที่มีแอลกอฮอล์เป็นตัวทำละลายไปผสมในสูตรตำรับยาอีกทีหนึ่ง หรือแอลกอฮอล์เช็ดแผลที่มีองค์ประกอบของเอทานอล 70% อีก 30% เป็นส่วนของน้ำและสี
  • แก๊สโซฮอล 91 และ 95 เป็นเชื้อเพลิงของรถยนต์ที่มีน้ำมันเบนซินซึ่งจัดเป็น ตัวทำละลายประเภทไฮโดรคาร์บอน(Hydrocarbon)ชนิดหนึ่ง โดยมีปริมาณตั้งแต่ 90% ขึ้นไป อีกประมาณ 10% จะเป็นเอทานอล (อเมริกาจะเรียกว่า แก๊สโซลีน/Gasoline แต่ประเทศไทยนิยมเรียก เบนซิน)
  • เหล็กกล้า มีเหล็ก(Fe)เป็นองค์ประกอบหลักๆ และมีคาร์บอน(C) ผสมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับเนื้อเหล็ก ในที่นี้เราถือว่าเหล็ก(Fe) เป็นตัวทำละลายและ คาร์บอนเป็นตัวถูกละลาย
  • ทินเนอร์(Thinner) มีสารโทลูอีน(Toluene) เป็นตัวทำละลายและสารประเภทแอลกอฮอล์ที่ผสมกับคีโตน(Ketone)เป็นตัวถูกละลาย

ทั้งนี้ ยังมีตัวทำละลายในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาตร์อีกมากมายหลายตัวที่ผู้บริโภคอาจจะไม่คุ้นเคยเท่าใดนัก และพอจะยกตัวอย่างได้ดังนี้ Pentane, Cyclopentane, Hexane, Benzene, Chloroform, Diethyl ether, Ethyl acetate, Acetonitrite, Nitromethane, Formic acid, Methanol, Acetic acid, และสารประกอบอื่นๆที่ไม่สามารถยกมากล่าวอ้างได้ทั้งหมด

ตัวทำละลายมีบทบาททางยา/ทางเภสัชกรรมอย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์ได้นำประโยชน์ของตัวทำละลายมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตยาเป็นจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็น ยาน้ำ ยาครีม ยาขี้ผึ้ง ยาสูดพ่น ยาเหน็บทวาร ยาฉีดรวมถึงน้ำเกลือประเภทต่างๆ โดยตัวทำละลายเหล่านั้นต้องมีกลไกหลักๆที่พอสรุปได้ดังนี้

  • ตัวทำละลายจะช่วยละลายตัวยาสำคัญ เมื่อนำมาผสม/ปรุงในสูตรตำรับยาจะมีผลให้ลักษณะของยาที่ผลิตมีความกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน สิ่งสำคัญมากคือ ทำให้ ตัวยาที่เป็นสารออกฤทธิ์กระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอ ส่งผลให้การใช้ยาของผู้บริโภค มีความสะดวก และสามารถคำนวณขนาดรับประทานได้แม่นยำ
  • ตัวทำละลายที่ใช้ในการผลิตยา ต้องไม่เป็นพิษ(ผลข้างเคียงรุนแรง)หรือก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ป่วย ยกตัวอย่าง เอทานอลเป็นแอลกอฮอล์ชนิดรับประทาน กรณีร่างกายได้รับเอทานอลปริมาณสูงต่อเนื่องนานๆ จะทำให้เกิดพิษและอันตรายอย่างมากมาย เช่น โรคพิษสุรา แต่เอทานอลที่ใช้ผสมในยารับประทานจะมีเพียงปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น ไม่สงผลเสีย(ผลข้างเคียง)กับร่างกายผู้ป่วยโดยต้องอยู่บนพื้นฐานการใช้ยาอย่างถูกต้อง ถูกขนาด ถูกอาการ และถูกเวลา
  • ตัวทำละลายที่ใช้ผลิตยาต้องไม่เกิดปฎิกิริยาระหว่างยากับตัวยาที่ออกฤทธิ์หรือส่วนประกอบอื่นๆในสูตรตำรับ

วงการยารักษาสัตว์ ก็มีการใช้ตัวทำละลายเพื่อผลิตยาสำหรับสัตว์ตามสูตรตำรับเช่นเดียวกับยาที่ใช้กับมนุษย์ แต่อาจมีข้อกำหนดและข้อปฏิบัติที่แตกต่างกันออกไป หรือ ยาสมุนไพรที่มีมาตั้งแต่สมัยโบราณ ก็อาศัยตัวทำละลาย อย่างเช่น น้ำ เอทานอล ในการสกัดยาฯทั้งสิ้น

มีตัวอย่างของตัวทำละลายหลายชนิดที่ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยา เช่น น้ำกลั่น, เอทานอล, กรดอะซีติก(Acetic acid), Acetone, Acetonitrile, Anisole, Bezene, 1-Butanol, 2-Butanol, Butyl acetate, Chloroform, Cumene, Cyclohexane, 1,2-Dichloroethane, 1,1-Dichloroethane, Formic acid ฯลฯ

ตัวทำละลายนำมาใช้เป็นสารกระตุ้นความบันเทิงได้อย่างไร?

โลกปัจจุบัน ประชากรส่วนหนึ่งหรืออาจจะเป็นส่วนมากมีความเกี่ยวพันกับตัวทำละลายที่นำมาใช้เป็นยา/สารกระตุ้นความบันเทิง หรือลักลอบใช้แบบผิดวิธีจนก่อให้เกิดอันตราย และถึงขั้นเสียชีวิตตามมา ขอยกตัวอย่างตัวทำละลายที่ใช้เป็นสารกระตุ้นความบันเทิง ดังนี้

1. เอทานอลหรือแอลกอฮอล์ชนิดรับประทาน: จัดว่าเป็นตัวทำละลายที่มีประโยชน์มากทั้งในวงการแพทย์ อาหาร และอุตสาหกรรมต่างๆ กรณีนำเอทานอลมาผสมน้ำจะได้สุราหรือเหล้า การรับประทานเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้มีอาการเมาเหล้า ด้วยเอทานอลมีฤทธิ์กดประสาท/กดสมอง/กดระบบประสาท ทำให้รู้สึกวิงเวียน ง่วงนอน ขาดการควบคุมทั้งสติและการบังคับกล้ามเนื้อของร่างกาย ด้วยฤทธิ์เหล่านี้อาจเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ผู้ที่ชื่นชอบอาการดังกล่าว หันมาดื่มสุราจัดจนกลายเป็นโรคพิษสุราเรื้อรังตามมา

2.โทลูอีน(Toluene): ใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมผลิตสีทาบ้าน สีพ่นยานพาหนะ อย่างเช่น รถยนต์ เรือสินค้า เครื่องบิน โทลูอีนยังใช้เป็นสารทำความสะอาดวัตถุต่างๆ เช่น โลหะ ชิ้นงานของเฟอร์นิเจอร์ ซึ่งคนไทยเราจะคุ้นเคยในชื่อว่า ทินเนอร์(Thinner) ซึ่งจะมีองค์ประกอบของตัวทำละลายชนิดอื่นร่วมด้วย ตัวอย่างส่วนประกอบของทินเนอร์ตามมาตรฐาน มอก.(มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม) ดังนี้

  • คีโตน (Ketone) 18%
  • แอลกอฮอล์ (Alcohol) 8%
  • อีเทอร์ (Ester) 3%
  • สารไฮโดรคาร์บอน(Hydrocarbon) 71% เช่น โทลูอีน, ไซลีน/Xylene เป็นต้น

ทั้งนี้ ผู้ที่นำทินเนอร์มาใช้ผิดวิธีโดยการสูดดมและติดทินเนอร์ จะมีอาการมึนเมาหรืออาจรู้สึกเคลิบเคลิ้ม และใช้เป็นสารกระตุ้นความบันเทิงในกลุ่มของตนเอง ฤทธิ์มึนเมาเป็นอาการเริ่มต้นของพิษจากทินเนอร์ การสูดดมเป็นเวลานานจะทำให้มีภาวะกดการระบบประสาท อวัยวะของระบบทางเดินหายใจถูกทำลาย หลอดเลือดฝอยแตก เกิดประสาทหลอน ขาดการควบคุมสติ กระตุ้นให้เกิดมะเร็ง และถึงขั้นเสียชีวิตในที่สุด

3. กาว(Adhesive): ผลิตภัณฑ์ประเภทกาวหลายชนิดมีส่วนประกอบของตัวทำละลาย อย่างเช่น เบนซีน(Benzene), โทลูอีน(Toluene) เราคงได้ยินเรื่องเด็กติดกาวซึ่งพบเห็นในหลายประเทศไม่ว่าจะด้วยความอยากทดลอง การหลงเชื่อด้วยขาดความรู้ก็ตาม การดมกาวจะกระตุ้นให้เกิดอาการวิงเวียนด้วยมีฤทธิ์กดประสาท วัยรุ่น หลายคนที่ชื่นชอบอาการเหล่านี้จึงใช้วิธีดมกาวซึ่งหาซื้อได้ง่าย ราคาไม่แพง แต่ผลเสียที่ตามมาในระยะยาวคือ สารในกาว/กลิ่นกาวจะก่อให้เกิดพิษต่อร่างกาย เช่น หัวใจเต้นผิดจังหวะ หายใจไม่ออก/หายใจลำบาก และถึงขั้นเสียชีวิตในที่สุด

4. น้ำมันหอมระเหย(Essential oil): เป็นสารสกัดจากพืชธรรมชาติที่มนุษย์นำมาผสมกับตัวทำละลายบางชนิดอย่างเอทานอล ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ประเภทน้ำหอม, โคโลญ ซึ่งน้ำมันหอมระเหยมีคุณสมบัติเป็นตัวทำละลายก็จริง แต่ในสูตรตำรับของผลิตภัณฑ์มักจะมีองค์ประกอบของน้ำมันหอมระเหยเป็นปริมาณเพียงเล็กน้อย จึงอาจกล่าวได้ว่า น้ำมันหอมระเหยเป็นตัวถูกทำละลาย ไม่ใช่ตัวทำละลาย

นักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มได้ศึกษาการใช้น้ำมันหอมระเหยมาบำบัดร่างกาย โดยมีความเชื่อว่า กลิ่นของน้ำมันหอมระเหยส่งผลให้มีความรู้สึกสบาย ผ่อนคลาย กระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนที่เป็นประโยชน์ต่อร่างกายหรือที่เราเรียกว่า สุคนธบำบัด(Aromatherapy) ที่มีให้บริการตามสถานพักผ่อนที่เรียกว่า สปา(Spa) หรือในโรงแรมและสถานพยาบาลหลายแห่ง

จะเลือกใช้ตัวทำละลายได้อย่างเหมาะสมปลอดภัยได้อย่างไร?

การเลือกใช้ตัวทำละลายจะถูกกำหนดโดยอาศัยคุณสมบัติพื้นฐานของตัวทำละลายแต่ละชนิด ประสบการณ์ผู้ผลิต และข้อมูลทางสถิติที่ถูกต้อง จะถูกนำมาประกอบการพิจารณาในการเลือกใช้ตัวทำละลายแต่ละประเภท

สำหรับตัวทำละลายที่มีอันตราย เช่น เป็นสารพิษ ติดไฟง่าย หรืออาจระเบิด จะต้องมีข้อปฏิบัติตามกฎหมายไม่ว่าจะเป็นด้าน การขนส่ง การจัดเก็บ หรือต้องใส่ชุดป้องกันส่วนบุคคลเมื่อต้องปฏิบัติงานกับตัวทำละลายที่มีอันตรายดังกล่าว อาทิ การใส่แว่นป้องกันตัวทำละลายกระเด็นเข้าตา การใช้หน้ากากกรองอากาศมิให้สูดดมตัวทำละลายที่เป็นพิษ ใส่ถุงมือป้องกันการสัมผัสกับตัวทำละลายโดยตรง

ในแง่มุมของผู้บริโภค/ผู้ป่วย สามารถศึกษาทำความเข้าใจตัวทำละลายที่มีอันตรายโดยใช้คู่มือความปลอดภัยของตัวทำละลายแต่ละชนิด ซึ่งมีศัพท์เทคนิคเรียกคู่มือนี้ว่า “Material safety data sheet” หรือเขียนย่อให้สั้นลง “MSDS” คู่มือ MSDS จะต้องมีรายละเอียดของตัวทำละลายประเภทสารอันตราย ดังนี้

1. ชื่อทางเคมีหรือชื่อทางวิทยาศาสตร์

2. หมายเลขที่ใช้จำแนกประเภทของสารประกอบหรือตัวทำละลายนั้นๆ (CAS No. หรือ UN/ID No.)

3. ผู้ผลิต ผู้นำเข้าสารเคมี ที่ใช้เป็นตัวทำละลาย

4. ประโยชน์ของตัวทำละลายที่สามารถนำมาใช้ได้

5. ความเป็นพิษต่อระบบอวัยวะต่างๆของร่างกาย

6. คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของตัวทำละลาย

7. อันตรายที่สามารถเกิดขึ้นต่อสุขภาพของผู้บริโภค/หรือผู้สัมผัส

8. ปฏิกิริยาต่างๆที่อาจเกิดขึ้นเมื่อนำตัวทำละลายไปผสมร่วมกับสารประกอบอื่นๆ

9. ด้านอัคคีภัย เป็นสารที่ติดไฟ หรือมีคุณสมบัติระเบิดเมื่อได้รับความร้อน

10. การเก็บรักษาและการขนส่งอย่างปลอดภัย

11. การจัดการขณะที่ตัวทำละลายมีการรั่วไหล เช่น ต้องใช้ทรายเข้ามาล้อมและ กลบเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของตัวทำละลาย

12. การใช้อุปกรณ์ป้องกันอันตรายส่วนบุคคล เมื่อต้องปฏิบัติงานกับตัวทำละลาย

13. การปฐมพยาบาลเบื้องต้นเมื่อได้รับพิษจากตัวทำละลาย

14. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หากปล่อยให้ตัวทำละลายรั่วไหลหรือปนเปื้อนลงในพื้นดิน แม่น้ำ หรือในอากาศ

15. การปฏิบัติตนเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินจากตัวทำละลาย

ทั้งนี้ ผู้บริโภค/ประชาชนสามารถขอเอกสาร MSDS ได้จากผู้ผลิตหรือตัวแทนจำหน่ายตัวทำละลาย หรืออ่านได้จากสื่ออิเล็กทรอนิกส์ตามเว็บไซด์ต่างๆ โดยพิมพ์คำว่า MSDS แล้วตามด้วยชื่อของตัวทำละลาย จะพิมพ์ภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษก็ได้ซึ่งถือเป็นช่องทางการหา MSDS ที่เร็วและง่ายที่สุดในปัจจุบัน

บรรณานุกรม

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Solvent [2018,Jan13]
  2. https://solvents.americanchemistry.com/Pharmaceuticals/ [2018,Jan13]
  3. https://www.fda.gov/downloads/drugs/guidances/ucm073395.pdf [2018,Jan13]
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Petroleum#Fuels [2018,Jan13]
  5. https://th.wikipedia.org/wiki/เหล็กกล้า [2018,Jan13]
  6. https://th.wikipedia.org/wiki/Material_safety_data_sheet [2018,Jan13]
  7. http://www.siamchemi.com/%E0%B8%97%E0%B8%B4%E0%B8%99%E0%B9%80%E0%B8%99%E0%B8%AD%E0%B8%A3%E0%B9%8C/ [2018,Jan13]
  8. https://en.wikipedia.org/wiki/Inhalant#Solvent_glue [2018,Jan13]
  9. https://en.wikipedia.org/wiki/Aromatherapy [2018,Jan13]