น้ำแข็งแห้ง

น้ำแข็งแห้ง () เป็นคาร์บอนไดออกไซด์รูปของแข็ง ใช้เป็นสารหล่อเย็นเป็นหลัก ประโยชน์มีทั้งอุณหภูมิต่ำกว่าน้ำแข็งธรรมดาและไม่เหลือสิ่งตกค้าง (นอกเหนือจากน้ำค้างแข็งเล็กน้อยจากความชื้นในบรรยากาศ) มีประโยชน์ในการรักษาอาหารแช่แข็งในที่ซึ่งไม่มีการทำความเย็น

น้ำแข็งระเบิดที่ 194.65 K (−78.5 °C; −109.3 °F) ณ ความดันบรรยากาศที่ผิวโลก ความเย็นมากนี้ทำให้น้ำแข็งแห้งมีอันตรายในการจัดการหากไม่มีการป้องกันจากโรคความเย็นกัด แม้โดยทั่วไปไม่มีพิษไม่มีภัย แต่การสูดแก๊สนี้เข้าไปสามารถก่อให้เกิดภาวะเลือดมีคาร์บอนไดออกไซด์มากเนื่องจากการสะสมในที่อับได้

ประวัติ
เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าน้ำแข็งแห้งถูกค้นพบครั้งแรกในปี ค.ศ. 1835 โดยนักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส อาดรีอ็อง-ฌ็อง-เปียร์ ทิโลรีเยร์ (Adrien-Jean-Pierre Thilorier; ค.ศ. 1790–1844) ในการทดลองของเขา เขาพบว่าเมื่อเปิดฝาถังขนาดใหญ่ที่มีคาร์บอนไดออกไซด์เหลว คาร์บอนไดออกไซด์เหลวส่วนมากจะระเหยไปอย่างรวดเร็ว ทำให้เหลือเพียงน้ำแข็งแห้งเท่านั้น ในปี ค.ศ. 1924 ทอมัส บี. สเลต (Thomas B. Slate) ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรน้ำแข็งแห้งในสหรัฐอเมริกาเพื่อขายในเชิงพาณิชย์ ทำให้เขากลายเป็นคนแรกที่ทำให้น้ำแข็งแห้งประสบความสำเร็จในฐานะอุตสาหกรรมหลังจากนั้น  ในปี ค.ศ. 1925 คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของแข็งนี้ได้ถูกบริษัทดรายไอซ์คอร์ปอเรชันออฟอเมริกา (DryIce Corporation of America) ตั้งชื่อการค้าว่า "ดรายไอซ์" (dry ice) ซึ่งกลายมาเป็นชื่อเรียกสามัญตั้งแต่นั้นมา และได้วางจำหน่ายน้ำแข็งแห้งในเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรก

การผลิต
น้ำแข็งแห้งนั้นสามารถผลิตได้อย่างง่ายดาย โดยในขั้นตอนแรกของการผลิตนั้นจะผลิตแก๊สที่มีความอิ่มตัวของคาร์บอนไดออกไซด์สูงก่อน ซึ่งแก๊สดังกล่าวเป็นผลพลอยได้ที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ ได้ เช่น การผลิตแอมโมเนียจากไนโตรเจนและแก๊สธรรมชาติ การกลั่นน้ำมัน หรือการหมักเชิงอุตสาหกรรม จากนั้นนำแก๊สดังกล่าวไปเพิ่มความดันและแช่เย็นจนกลายเป็นของเหลว แล้วจึงค่อยลดความดันลง ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เหลวบางส่วนระเหย ส่งผลให้อุณหภูมิของคาร์บอนไดออกไซด์เหลวที่เหลือลดลงอย่างรวดเร็ว เมื่อได้รับความเย็นมากก็ส่งผลให้คาร์บอนไดออกไซด์เหลวดังกล่าวเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็งคล้ายหิมะ สุดท้ายสารดังกล่าวก็ถูกบีบอัดให้กลายเป็นก้อนขนาดเล็ก

การนำไปใช้

เชิงพาณิชย์
ส่วนมากนำไปใช้ในการถนอมอาหาร ซึ่งอาศัยหลักการของการทำความเย็นแบบไม่เป็นวัฏจักร และใช้ในการบรรจุสินค้าที่ต้องเก็บในที่เย็น เช่น ไอศกรีม ฯลฯ โดยไม่ต้องแช่ในตู้เย็น นอกจากนี้ยังสามารถใช้รักษาโรคหูดได้ ซึ่งที่จริงแล้วการรักษาโรคหูดนั้นนิยมใช้ไนโตรเจนเหลวมากกว่าซึ่งมีความเย็นและนำมาใช้รักษาได้ดีกว่า รวมทั้งยังจัดเก็บได้ง่ายกว่าอีกด้วย และยังสามารถนำมาใช้เป็นเหยื่อเพื่อดักจับยุงและแมลงต่าง ๆ ได้ด้วย

เมื่อนำนำแข็งแห้งจุ่มลงในน้ำจะเกิดการระเหิดและจมลงต่ำ รวมทั้งเกิดหมอกควันกลุ่มใหญ่ขึ้นด้วย ซึ่งหลักการนี้ได้ถูกนำไปใช้ในเครื่องพ่นไอน้ำในโรงภาพยนตร์ ไนต์คลับ ฯลฯ เพื่อเพิ่มอรรถรสด้านความบันเทิงด้วย

เชิงอุตสาหกรรม
สามารถนำมาใช้เพื่อแยกชิ้นส่วนของยางรถยนต์ซึ่งทำจากแอสฟัลต์ หรือวัสดุกันเสียงในรถยนต์ออกเป็นชั้น ๆ ได้เพื่อให้ง่ายต่อการซ่อมแซม

เชิงวิทยาศาสตร์
ในห้องปฏิบัติการ สารละลายน้ำแข็งแห้งในตัวทำละลายอินทรีย์เป็นส่วนผสมสำหรับแช่แข็งที่มีประโยชน์ต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีในที่เย็นและสำหรับกลั่นตัวทำละลายในเครื่องระเหยแบบหมุน

ระเบิดน้ำแข็งแห้ง
ระเบิดน้ำแข็งแห้ง (dry ice bomb) เป็นอุปกรณ์คล้ายบอลลูนที่ใช้น้ำแข็งแห้งในภาชนะที่ปิดมิดชิด เช่น ขวดพลาสติก โดยมักเติมน้ำลงไปเพื่อเร่งให้น้ำแข็งแห้งเกิดการระเหิด เมื่อน้ำแข็งแห้งเกิดการระเหิด ความดันก็จะเพิ่มขึ้น ทำให้ขวดพลาสติกระเบิดและเกิดเสียงดังซึ่งป้องกันได้โดยเปลี่ยนฝาเกลียวด้วยจุกยางเพื่อให้เกิดจรวดน้ำแทน

อ้างอิง

น้ำแข็ง
คาร์บอนไดออกไซด์
ตัวทำให้เย็น
สารทำความเย็น