เรียนเคมีจากหมูกระทะ

หมูกระทะ

 ต้องยอมรับว่าหมูกระทะเป็นอาหารยอดนิยมในประเทศไทย โดยเฉพาะในกลุ่มวัยรุ่น(วัยกำลังเรียน) ปฏิเสธไม่ได้เลยว่าหมูกระทะมีบทบาทในการดำเนินชีวิตในปัจจุบัน เช่น การกินหมูกระทะหลังสอบเสร็จ การกินหมูกระทะหลังทำงานสุดสัปดาห์ หรือโอกาสพิเศษต่างๆ เช่น วันขึ้นปีใหม่ วันรวมญาติ เป็นต้น เรียกได้ว่าหมูกระทะเป็นตัวเชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มคนหรือครอบครัวได้เลยทีเดียว

  ถ้าหมูกระทะคือที่หนึ่งในดวงใจ แล้วเราเอาหมูกระทะมาสอนนักเรียนจะสนใจหรือไม่?

 หมูกระทะเป็นแม่เหล็กดึงดูดกลุ่มเพื่อนหรือครอบครัวมารวมกัน เพื่อมอบรอยยิ้มอย่างมีความสุขจากรสชาติที่แสนอร่อย และเป็นยาระบายความรู้สึกของคนออกมาเป็นคำพูดระหว่างการกินหมูกระทะด้วย แล้วในวงหมูกระทะเขาผู้อะไรกัน ถ้าเป็นกลุ่มเพื่อนอาจจะเกี่ยวกับเรื่องเรียน การงาน ความรัก ครอบครัว หรือการใช้ชีวิต หากเป็นครอบครัวอาจจะเกี่ยวข้องกับเรื่องญาติพี่น้อง

  เราเอาเรื่องเคมีไปพูดในวงหมูกระทะได้ไหม?

  หรือจะเอาหมูกระทะมาใส่ในชั้นเรียนเคมีดี?

เคมีกับหมูกระทะ

 เคมีเป็นศาสตร์หนึ่งของวิทยาศาสตร์ที่มุ่งอธิบายเกี่ยวกับสารและสมบัติของสาร ดังนั้นหมูกระทะจึงเกี่ยวข้องกับเคมีโดยตรง ให้สังเกตที่ภาพจะเห็นว่ามีวงกลมอยู่ 6 วง คือ A B C D E และ F

 A

A คือกลุ่มสารอินทรีย์ สามารถสอน เรื่อง สารชีวโมเลกุล ที่ได้ดังนี้

- ผักต่างๆ และวุ้นเส้น เป็นสารชีวโมเลกุล กลุ่มคาร์โบไฮเดรต โดยผักมีส่วนประกอบของพอลิแซคคาไรด์ คือ เซลลูโลส ซึ่งทำหน้าที่เป็นโครงร่างแข็งของพืช และวุ้นเส้น คือ แป้ง ซึ่งเป็นพอลิแซคคาไรด์ที่เกิดจากอะไมโลสและอะไมแพคติน และเปลือกกุ้งยังประกอบไปด้วยกลูโคซามีน ซึ่งเป็นมอนอแซคคาไรด์ประเภทหนึ่ง ที่รวมตัวกันเกิดเป็นพอลิแซคคาไรด์ที่เป็นโครงสร้างแข็งห่อหุ้มกุ้ง

- เนื้อสัตว์ต่างๆ เป็นสารชีวโมเลกุล กลุ่มโปรตีน ซึ่งประกอบไปด้วยหน่วยเล็กๆ ที่เรียกว่า กรดอะมิโน กรดอะมิโนมีหลายชนิด ซึ่งเนื้อสัตว์ ไข่ หรือโปรตีนจากถั่วจะมีชนิดของกรดอะมิโนแตกต่างกัน

- มันหมู มันหมูประกอบไปด้วยไขมันหมู ซึ่งเป็นสารชีวโมเลกุล กลุ่มลิพิด ที่เรียกว่าไตรกลีเซอไรด์ อันเป็นเอสเทอร์ ที่เกิดจากกรดไขมัน 3 หน่วย รวมกับกลีเซอรอล 1 หน่วย

 สอนอะไรได้บ้าง

1. การจำแนกและรายละเอียดต่างๆ ของสารชีวโมเลกุลแต่ละประเภท

2. มีน้ำยาใส่แผล(เบตาดีน) ก็ทดลองง่ายๆ ในวงหมูกระทะได้ น้ำยาใส่แผลหรือเบตาดีน มีส่วนผสมของไอโอดีน(I2) ซึ่งสามารถใช้ไอโอดีนทดสอบแป้งในวุ้นเส้นได้ เพียงบดวุ้นเส้นเป็นชิ้นเล็กๆ แล้วหยดเบตาดีนลงไป จะเปลี่ยนจากสีน้ำตาลเป็นสีน้ำเงิน

3. พกสารละลายไบยูเรตไปวงหมูกระทะด้วยเพื่อทดสอบโปรตีน สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีม่วงเมื่อพบโปรตีน

4. เมื่อไขมันหมูโดนความร้อนกลายเป็นน้ำมันหมู แค่ผสมโซดาไฟ(โซเดียมไฮดรอกไซด์ : NaOH) ลงไป ก็จะกลายเป็นของแข็ง ของแข็งนี้เกิดจากกรดไขมันจากน้ำมันหมูรวมกับโซเดียมจากโซดาไฟ เรียกว่า เกลือของกรดไขมัน หรือ สบู่ นั่นเอง

5. เมื่อย่างเนื้อบนเตาหมูกระทะ เนื้อจะเปลี่ยนจากลักษณะนิ่มๆ สีชมพู เปลี่ยนเป็นแข็ง สีจางลง เพราะเกิดการแปลงสภาพของโปรตีน ที่โครงสร้างของโปรตีนถูกทำลายด้วยความร้อน แล้วมีปัจจัยอื่นๆ อีกไหมที่ทำให้โปรตีนแปลงสภาพนอกจากความร้อน ลองขอมะนาวจากร้านดูสิ แล้วบีบลงไปบนเนื้อที่ยังไม่ย่าง จะพบว่าเนื้อสีซีดลง นั่นเพราะกรดจากมะนาว(น้ำมะนาวคือกรดซิตริก) ก็สามารถทำให้โปรตีนแปลงสภาพได้

 B

B คือพอลิเมอร์ มีหลายประเภท เช่น พลาสติก ยาง เส้นใย หรือเมลามีนที่นำมาทำถ้วยจาน

 สอนอะไรได้บ้าง

1. ทดสอบสมบัติทางกายภาพง่ายๆ เช่น ทดสอบความยืดหยุ่น ทดสอบความแข็ง ทดสอบความหนาแน่น เป็นต้น

2. ทดสอบสมบัติทางเคมี เช่น การเผาไหม้ คือ สังเกตลักษณะการไหม้ของพอลิเมอร์

การทดสอบทางกายภาพและทางเคมีจะทำให้ทราบว่าเป็นพอลิเมอร์ประเภทไหน มีโครงสร้างเป็นอย่างไรและมีกระบวนการเกิดอย่างไร

C

C คือ โลหะ ซึ่งในภาพเป็นกระทะหมูกระทะที่ทำมาจากอลูมิเนียม

สอนอะไรได้บ้าง

1. เริ่มต้นด้วยคำถามที่ 1 “ทำไมหมูที่ย่างบนเตาหมูกระทะจึงสุก?” ซึ่งอธิบายได้ด้วยหลักการของการถ่ายโอนความร้อนของกระทะหมูกระทะ ที่นำความร้อนจากถ่านที่อยู่ในเตาไปสู่หมูบนกระทะ

2. คำถามที่ 2 “ทำไมกระทะหมูกระทะถึงถ่ายโอนความร้อนได้?” อธิบายได้ด้วยแบบจำลองทะเลอิเล็กตรอนในเรื่องของพันธะโลหะ

D

D คือถ่านที่ให้ความร้อนกับกระทะหมูกระทะทำให้เนื้อสุก

สอนอะไรได้บ้าง

1. ปฏิกิริยาการเผาไหม้ การเผาไหม้เกิดขึ้นได้อย่างไร มีสารตั้งต้นอะไรบ้าง และได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเป็นอะไร เขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น และถ้านำน้ำปูนใสไปด้วยก็จะทดสอบได้ว่าผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) จริงหรือไม่ เพราะแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) จะทำปฏิกิริยากับน้ำปูนใส ทำให้น้ำปูนใสขุ่น ซึ่งก็สามารถสอนปฏิกิริยาตรงนี้ได้อีก และถ้ามีน้ำอัญชัน ให้เทน้ำปูนใสที่ทดสอบแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) แล้ว น้ำอัญชันจะกลายเป็นสีม่วง เพราะน้ำปูนใสที่ทดสอบแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) แล้ว จะกลายเป็นกรดคาร์บอนิก(H2CO3) ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด โดยน้ำอัญชันจะเปลี่ยนเป็นสีแดงมี pH ต่ำ ตรงนี้ก็สามารถสอนเรื่อง pH และอินดิเคเตอร์ได้

2. ขนาดของถ่านมีผลต่อการย่างหรือไม่ ตรงนี้ทดลองได้โดยให้ 1 เตาใช้ถ่านก้อนใหญ่ และ 1 เตาใช้ถ่านก่อนเล็ก ซึ่งปริมาณถ่านทั้งสองเตาต้องทำกัน แล้วสังเกตดูว่าเตาให้ติดไฟเร็วหรือมีความร้อนเร็วที่สุด การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับพื้นที่ผิวของสารกับการเกิดปฏิกิริยาเคมีจากเรื่องอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี และสามารถต่อยอดไปได้อีกว่าจะทำอย่างไรถ่านจึงจะให้ความร้อนมากขึ้น มีควันน้อยลง เหมาะสมกับการย่างหมูกระทะ ซึ่งก็จะเกี่ยวข้องการการทำถ่านกัมมันต์ที่นำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างหลากหลาย

E

E คือ น้ำอัดลม ซึ่งเกิดจากน้ำหวานแต่งกลิ่นอัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) ถูกเก็บไว้ภายใต้แรงดัน

สอนอะไรได้บ้าง

1. เมื่ออัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) เข้าไปในน้ำหวานแต่งกลิ่น และเก็บไว้ภายใต้แรงดัน จะทำให้เกิดกรดคาร์บอนิก(H2CO3) ซึ่งกรดคาร์บอนิก(H2CO3) ก็จะกลับมาเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) และน้ำ ได้อีกและอยู่ในภาวะสมดุล ดังสมการ

               CO2(g) + H2O(l) <------> H2CO3(aq) ; ในสภาวะปิด(ในขวด)

 แต่เมื่อเราเปิดขวด จะทำให้ความดันในขวดลดลง ทำให้ปฏิกิริยาข้างต้นไม่อยู่ในภาวะสมดุลอีกต่อไป จึงจำเป็นต้องมีการปรับตัวตามหลักของเลอชาเตอริเอ โดยสมดุลเลื่อนไปทางจำนวนโมลของแก๊สในปฏิกิริยาที่มากที่สุด นั่นก็คือทาง CO2 หมายความว่า จะเกิดปฏิกิริยาไปทางซ้ายเพื่อทำให้เกิดสมดุลใหม่ ดังนั้นปริมาณของ CO2 ก็จะมากขึ้นด้วย ทำให้เราสังเกตเห็นฟองเวลาเปิดขวดน้ำอัดลม สามารถนำไปสอนเรื่องสมดุลเคมีได้

2. น้ำอัดลมกัดกร่อนอะไรได้บ้าง? ให้นักเรียนทดลองเทน้ำลมอัดลมลงในวัสดุต่างๆ แล้วสังเกตว่าน้ำอัดลมสามารถกัดกร่อนวัสดุอะไรได้บ้าง สามารถสอนเรื่องสมบัติของกรดได้ ซึ่งน้ำอัดลมมีสมบัติเป็นกรด ดังนั้นเมื่อโดนวัสดุต่างๆ ก็จะทำปฏิกิริยาแตกต่างกันไปและได้ผลิตภัณฑ์แตกต่างกันด้วย เช่น โลหะ หินปูน เป็นต้น สามารถสอนนักเรียนเรื่องความรุนแรงในการเกิดปฏิกิริยา สมการเคมีแสดงการเกิดปฏิกิริยา ทดสอบสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยา

3. น้ำแข็งทำไมถึงละลาย? สามารถสอนเรื่องความร้อนแฝงได้

4. หยดน้ำที่เกาะข้างนอกแก้วน้ำมาจากไหน? สามารถสอนเรื่องการเปลี่ยนสถานะของสารได้ นั้นคือ ไอน้ำที่อยู่รอบๆ แก้วซึ่งมีสถานะเป็นแก๊ส เมื่ออุณหภูมิรอบแก้วต่ำลง(เกิดจากน้ำแข็งดูดความร้อนไป) ไอน้ำเหล่านี้จึงควบแน่นกลายเป็นของเหลว ถ้าพกเกลือมาด้วยก็ทดลองได้สนุกขึ้นคือเทเกลือลงไปผสมกับน้ำแข็งในแก้ว เกลือจะทำให้ความเย็นเพิ่มมากขึ้น หยดน้ำข้างๆ แก้ว ก็จะเปลี่ยนสถานะอีกครั้งหนึ่งกลายเป็นน้ำแข็งเกาะข้างแก้ว

F

F คือ น้ำจิ้มหมูกระทะเสน่ห์ที่กระตุ้นลิ้น เกิดจากองค์ประกอบหลายอย่าง เช่น พริกและพริกไทยในน้ำจิ้ม ซึ่งให้ความรู้สึกเผ็ดร้อน น้ำตาล เกลือ เป็นต้น

สอนอะไรได้บ้าง

1. บูรณาการวิชาประวัติศาสตร์ ในพริกมีโมเลกุลของแคปไซซิน พริกไทยมีโมเลกุลของพิเพอรีน โมเลกุลทั้งสองให้ความรู้สึกเผ็ดร้อนเหมือนกัน และทั้งสองโมเลกุลมีที่มาอยู่ในเรื่องเดียวกัน พริกไทยมีถิ่นกำเนิดที่ประเทศอินเดีย และเป็นที่นิยมของชาวยุโรปเป็นอย่างมาก ตั้งแต่คริสต์ศตวรรษที่ 15 ก็เกิดการแย่งยิงเพื่อเข้าถึงแหล่งพริกไทยที่อินเดีย ทำให้เกิดกรพัฒนาและประวัติศาสตร์โลกต่างๆ มากมาย จนทำให้คริสโตเฟอร์ โคลัมบัส เดินทางไปที่ทวีปอเมริกาและพริกมาเผยแพร่ จนกระจายไปทั่วโลก จะเห็นได้ว่าที่ทำให้เกิดเรื่องราวและการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในโลกยุคโบราณล้วนเกิดจากโมเลกุลอินทรีย์อย่างแคปไซซินและพิเพอรีน สามารถสอนเรื่องเคมีอินทรีย์ผ่านเรื่องราวที่สารนั้นไปโลดแล่นอยู่ในหน้าประวัติศาสตร์ได้ ซึ่งจะทำให้นักเรียนสนใจบทเรียนมากยิ่งขึ้น

2. เกลือ สามารถสอนผ่านเรื่องราวในประวัติศาสตร์ได้ เนื่องจากเกลือมีบทบาทในสังคมโลกมานานตั้งแต่ยุคโบราณ และสอนเรื่องโครงสร้างของสารประกอบไอออนิก การเขียนสูตรและการเรียกชื่อของสารประกอบไอออนิก การละลายน้ำของสารประกอบไอออนิกได้

3. น้ำตาล น้ำตาลมีบาทบาทสำคัญในสังคมไทยสมัยโบราณ เช่น ทำไมถึงเรียกว่าน้ำตาล ทั้งที่ทำมาจากอ้อย และมีบทบาทที่น่าสนใจมากในประวัติศาสตร์ของสหรัฐอเมริกาจนทำให้เกิดสงครามกลางเมือง สามารถสอนเรื่องการเตรียมสารละลายโดยใช้น้ำตาลเป็นตัวละลายและน้ำเป็นตัวทำละลาย ความเข้มข้นของสารละลายในหน่วยร้อยละโดยมวลต่อปริมาตรหรือร้อยละโดยริมาตรได้(การทำน้ำเชื่อม)

การจัดกระบวนการเรียนรู้

ครูสามารถจัดการเรียนรู้ได้อย่างหลายขึ้นอยู่กับบริบทและความพร้อมของครูและนักเรียน ตัวอย่างการจัดการเรียนรู้ที่เป็นไปได้ เช่น

1. ครูและนักเรียนนัดกันไปกินหมูกระทะที่ร้าน แบ่งกลุ่มและมอบหมายงานให้แต่ละกลุ่มทดลองในแต่ละหัวข้อเรื่องๆ จากหมูกระทะ แล้วมาอภิปรายแชร์ข้อมูลกันในคาบเรียน

2. ครูและนักเรียนนัดหมายเตรียมวัตถุดิบ วัสดุ และอุปกรณ์สำหรับการทำหมูกระทะมาทดลองในคาบ ในแต่ละหัวข้อเรื่อง

3. ครูมอบหมายให้นักเรียนไปกินหมูกระทะที่บ้านหรือที่ร้าน พร้อมแนะนำให้ทดลองในหัวข้อที่จะเรียน แล้วมาอภิปรายกันในคาบเรียน

ถ้านำหมูกระทะมาใช้สอนรับรองได้เลยว่าชั้นเรียนจะไม่เงียบเหงาอีกต่อไป