ทบทวนสิ่งที่ต้องมีเพื่ออ่านหนังสือเล่มนี้

ปัญหาคือคำว่า Basic นี่หละครับ ถ้าไม่กลับมาทบทวนเบสิค อาจจะถึงกับถอดใจจนอ่านได้ไม่จบได้เลย

1.ทบทวนพันธะเคมี

bond ที่ยึดอะตอมให้กลายเป็นโมเลกุล จะมี 3 ประเภท คือ

(1.)พันธะ ionic

(2.)พันธะ metallic

(3.)พันธะ covalent

และ สิ่งสำคัญคือ

เฉพาะโมเลกุลของอะตอมที่ยึดด้วยพันธะ covalent เท่านั้น ที่จะมีการยึดด้วยแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (Van der Waals interaction)

โดยใช้แรงดึงดูดระหว่างประจุซึ่งถือเป็นแรงอย่างอ่อน เพราะวัสดุที่เกิดจากพันธะ ionic และพันธะโลหะ มีการใช้ electron ร่วมกันจนไม่มีขอบเขตระหว่างโมเลกุลที่แน่นอน แต่โมเลกุลของพันธะ covalent จะมีการยึดระหว่าง atom เพื่อให้เกิดเป็นโมเลกุลที่แข็งแรงมาก แต่ในระหว่างโมเลกุลด้วยกันเองจะยึดด้วยพันธะที่มีแรงยึดอ่อนกว่า

ยกตัวอย่างเช่น เราสามารถเปลี่ยนสถานะของน้ำได้ง่ายด้วยการแช่ตู้เย็น หรือ ต้มให้เดือด แต่ถ้าจะแยกโมเลกุลของน้ำออกเป็น H และ O จะต้องใช้ขบวนการที่ยุ่งยากกว่ามาก

Van der Waals interaction จะประกอบด้วย London force, Dipole-dipole interaction และ Hydrogen bond ในทั้ง 3 แบบของ Van der Waals interaction นั้น Hydrogen bond เป็นแรงยึดเหนี่ยวที่มีค่าสูงสุด (ตามมาด้วย Dipole-dipole และ London force มีค่าต่ำสุดตามลำดับ)

หนังสือเล่มนี้จะพูดถึง ชื่อพันธะเหล่านี้ จึงควรทำความเข้าใจและแยกพันธะที่ยึดระหว่าง atom และพันธะที่ยึดระหว่างโมเลกุลต่อโมเลกุล ออกจากกัน

เพื่อให้เห็นภาพ ขอยกตัวอย่าง โมเลกุลของน้ำ

น้ำ 1 โมเลกุล (H2O) ประกอบด้วย H 2 อะตอม และ O 1 อะตอม เชื่อมต่อกันด้วยพันธะ covalent ซึ่งใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน โดยที่ atom ทั้งสามตัวเรียงกันทำมุม 105 องศา โดยมี O เป็นขั้วลบ และ H เป็นขั้วบวก

แต่โมเลกุลแต่ละโมเลกุลของน้ำจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน

ดังนั้นต้องแยกความแตกต่างของพันธะ covalent และ Van der Waals force และ/หรือ พันธะไฮโดรเจน ให้ออก

(เพราะผมเคยคุยเล่นๆกับมิตรสหายบางท่าน พบว่า ยังสับสนและเข้าใจว่า Hydrogen bond เป็นพันธะที่แข็งแรงกว่า covalent bond ก็มี)

2.ทบทวนตรีโกณมิติในวงกลม 1 หน่วย

เพื่อเข้าใจความหมายของด้านประกอบมุมฉากที่ค่ามุม (t) ต่างๆ ครับ

ค่าที่ใช้บ่อยในหนังสือคือ ค่า cos t ครับ ในวงกลม 1 หน่วย ถ้าเราสนใจเฉพาะมุม t ที่เป็นค่าบวก

ค่าจุดตัดบนแกน x จะ = (1,0) ซี่งเป็นตำแหน่งที่ค่ามุม t = 0 องศา

แทนตำแหน่ง (cos t,sin t) = (1,0)

ดังนั้น cos 0 องศา = 1 และถ้า t = 90 องศา ได้จุดตัด (0,1) จะได้ cos 90 องศา = 0

ค่า cos ของมุมจะอ่านจากพิกัดที่แกน x ในขณะที่ค่า sin อ่านจากพิกัดของแกน y

เวลาที่พูดถึงค่าใดๆ ก็ตามคูณด้วย cos ของมุมที่เกิดจากค่านั้น ให้เข้าใจว่า เป็นแขนของด้านประกอบมุมนั้นๆ

ยิ่งมุมเพิ่มขึ้น ค่า cos จะลดลง ดังนั้น cos 0 องศา จะเป็นค่า cos ที่มีค่ามากที่สุด

3.ทบทวนกลศาสตร์ของของไหล เรื่อง แรงดึงดูด capillary force

h = ความสูงของของเหลว (the liquid height)
γ = แรงตึงผิวของของเหลว (the surface tension)
θ = มุมสัมผัสของของเหลว (the contact angle of the liquid on the tube wall)
ρ = ความหนาแน่นของของเหลว (the density) (มวล/ปริมาตร)
r0 = รัศมีของหลอด (the tube radius)
g = ค่าแรงโน้มถ่วง (9.8 m/sˆ2)

เพราะในหนังสือจะแสดงเฉพาะสูตรของ Jurin’s law ครับ แต่ไม่มีรูปประกอบ จึงอาจนึกภาพในการแทนค่าไม่ออก (เนื้อหานี้จะอยู่ในบทที่ 1)

แสดงสูตร capillary force ของ Jurin

4.เข้าใจความแตกต่างของภาพที่เกิดจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) และแบบส่องกราด (SEM)

ในหนังสือจะมีภาพประกอบจากทั้ง 2 กล้อง ปะปนกัน เวลาดูรูป เพื่อให้นึกทิศทางของ specimen ออก แนะนำว่า ควรอ่านคำบรรยายใต้ภาพประกอบด้วยว่า มาจาก TEM หรือ SEM

(1.) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM: Transmission Electron microscope)

วัตถุที่นำมาส่องจะถูกตัดเป็น slide ที่บางมาก (~ 100 nm) ภาพที่เห็นจะเหมือนเราดู slide

ยกตัวอย่าง ถ้านำ มด มาตัด section แล้วดูด้วย TEM ภาพจะออกมาคล้ายๆ แบบนี้ครับ

(รูปนี้ไม่ได้ส่องจาก TEM นะครับ เพียงแต่ยกขึ้นเพื่อให้เห็นความแตกต่างจาก ถ้าเรานำ มด มาส่องด้วย SEM)

(2.) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM: Scanning Electron microscope)

ใช้สำหรับส่องดูพื้นผิว ยกตัวอย่างถ้านำมด มาส่องด้วย SEM ภาพจะออกมาแนวๆนี้

คือเหมือนเห็น surface anatomy ของมดแบบชัดเจนมาก แต่ไม่เห็นทะลุเข้าไปข้างในแบบส่องจาก TEM

ดังนั้นเวลาอ่านภาพ ต้องดูก่อนว่า เป็นภาพที่เกิดจาก SEM หรือ TEM เพื่อเราจะนึกถึงทิศทางของภาพออกครับ (ว่าเป็นการถ่ายกราดบนพื้นผิว หรือ การส่องผ่าน specimen ที่ตัด section แล้ว)

5.ทบทวน Organic chemistry เพื่อทำความเข้าใจ functional group พื้นฐาน

เฉพาะตัวที่เจอบ่อยๆ

สูตรโมเลกุลแยกตาม functional group

อันนี้ออกจะเกินไปหน่อย ในหนังสือไม่เยอะเท่านี้ครับ

Prefix (คำนำหน้า) ของจำนวนต่างๆ ตาม IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemmistry)

รูปแบบ Chain ของ Hydrocarbon ที่พบได้บ่อย

วิธีใช้คือ ถ้าอ่านเจอชื่อของสารที่อยู่ใน Primer หรือ Adhesive แล้วรู้สึกสะดุดใจ อยากรู้รูปร่างของ chain ก็มาเปิดตารางนี้เทียบได้ครับ จะมองเห็นภาพมากขึ้น แต่ถ้าไม่สะดุดใจ ก็ผ่านตรงนี้ไปได้เลย

ตัวอย่างเช่น พวก Phenyl- นี่ เจอบ่อยมาก จะเห็นว่ามันคล้ายๆ Benzyl- แต่ยังเห็นแขนของ -CH- ที่ยังต่างกัน เป็นรายละเอียดที่ถ้ามองเห็น ก็จะเข้าใจความแตกต่างของ functional group

6. ทบทวนปฎิกิริยาการเกิดโครงข่ายของ Polymer

โพลิเมอร์ เกิดจาก chain ของ monomer มาต่อเรียงกันด้วยปฏิกิริยา Polymerization โดยทั่วไปต้องมี monomer มาเชื่อมยาวมากกว่า 200 unit (จำนวน monomer ใน chain เรียก degree of polymerization) การเชื่อมต่อกันในสายของ monomer ทำให้เกิด polymer ได้ 3 รูปแบบ

(1.) polymer เชิงเส้น (linear polymer) คือเป็นเส้นตรงยาวไปเรื่อยๆ

(2.) polymer กิ่ง (branched polymer) มี chain หลักสายเดียว แต่มี monomer เชื่อมต่อเป็นกิ่งแยกออกไป

(3.) polymer โครงข่าย (crosslink polymer) มี chain หลักแล้วเกิดการเชื่อมโยงโดย chain รองที่เกิดจาก monomer ต่อเรียงกันหลายหน่วยเป็นโครงข่ายกับ chain หลักสายอื่นขึ้น

ในหนังสือ จะมีรายละเอียดโพลีเมอร์แบบโครงข่าย เรื่อง ตัวเชื่อมโยงโครงข่าย (Crosslinker) ที่ทำให้เกิดความหนาแน่นของโครงข่ายมาก หรือ น้อย ซึ่งมีผลต่อความแข็งแรงของโพลีเมอร์เพิ่มขึ้น หรือ ลดลง ตามลำดับ

7. ในบทที่ 2 มีเรื่อง วิวัฒนาการของระบบ bonding

ผมคิดว่า การได้ยินชื่อท่านอาจารย์อย่างเดียว ไม่น่าจะซึ้งพอครับ เลยค้นรูปเพิ่มเติมมาให้ด้วย

เวลาอ่านเจอชื่อท่านเหล่านี้ จะทำให้ยิ่งจำได้ดีขึ้น

ท่านนี้คือ Dr. Michael G Buonocore

ส่วนท่านนี้คือ Prof. Nobuo Nakabayashi ผู้คิดค้นคำว่า Hybrid layer (ชั้นของเส้นใยคอลลาเจนที่ถูกห่อหุ้มด้วยเรซิน) ท่านไม่ใช่ Dentist นะครับ แต่เป็นนักเคมี

8.คำแนะนำในการอ่านอื่นๆ

สำหรับนักศึกษาทันตแพทย์ แนะนำให้อ่านตามที่ท่านอาจารย์เรียงไว้ครับ

คือ บท (ส่วน) ที่ 1–>2–>3–>4

แต่สำหรับทันตแพทย์ที่เป็น clinician ขอแนะนำให้อ่าน บท (ส่วน) ที่ 4–>3–>2–>1 ครับ จะเข้าใจง่ายกว่า

สุดท้ายนี้ขอให้สนุกกับการอ่านครับ อาจจะมีอีก topic เป็นรีวิวหนังสือเล่มนี้ครับ

เพราะหนังสือเล่มนี้ท่านอาจารย์ผู้เขียนได้ตอบคำถามที่ทันตแพทย์ชอบถามกันด้วยว่า

“Bonding ยี่ห้อไหน ใช้ดีที่สุด?”

(เล่มสีแดงข้างล่าง คือ Dent mat ของท่านอาจารย์เจน ครับ ผมลองอ่าน Bonding เมื่อ 30 ปีที่แล้วเทียบกับเล่มบนที่ update สุด เพื่อ compare กัน พบสิ่งที่น่าสนใจมากๆ)