ทำไมลูกเปตองระเบิดได้

เปตองเป็นเกมที่มีต้นกำเนิดในแคว้นโพรวองซ์ ประเทศฝรั่งเศส ซึ่งปัจจุบันเป็นกีฬาที่นิยมเล่นกันในหลายประเทศ ลูกเปตองที่ได้มาตรฐานจะเป็นทรงกลมที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 70 ถึง 80 มม. และมีน้ำหนักประมาณ 650–800 กรัม ลูกเปตองที่ได้มาตรฐานที่ผู้เล่นมืออาชีพนิยมใช้มักจะมีราคาแพง เพราะลูกเปตองดังกล่าวจะมีเฉพาะเปลือกชั้นนอกที่ทำด้วยโลหะซึ่งสามารถปรับน้ำหนักของลูกเปตองได้ตามความหนาของโลหะที่ใช้ทำเปลือกชั้นนอกนั้น อย่างไรก็ตาม ยังมีลูกเปตองที่ราคาถูกกว่าในตลาดสำหรับผู้ต้องการซื้อมาเพื่อความสนุกสนานแบบไม่จริงจังมากนัก ลูกเปตองในกรณีนี้จะถูกผลิตโดยมีชั้นเปลือกนอกที่เป็นโลหะที่บางกว่าแบบแรกและมีการบรรจุวัสดุคล้ายทรายสอดไส้ข้างในเพื่อปรับให้ได้น้ำหนักรวมตามต้องการ

ลักษณะกายภาพของลูกเปตองที่ราคาถูกมักทำจากเปลือกโลหะทรงครึ่งวงกลมสองชิ้นที่มีความหนาประมาณ 2.5 มม. ซึ่งเชื่อมติดกัน (รูปที่ 1A) ข้างในลูกเปตองจะถูกเติมด้วยวัสดุอนินทรีย์คล้ายทราย อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีวัสดุที่เติมจะแข็งตัวจึงดูเหมือนปูน (รูปที่ 1B) เปลือกของลูกบอลถูกเคลือบด้วยโครเมียมบาง ๆ ดังนั้น จึงมองไม่เห็นรอยเชื่อมจากภายนอก

จากการศึกษาองค์ประกอบวัสดุที่บรรจุอยู่ในลูกเปตองพบว่าโดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยควอตซ์ (SiO2) โดโลไมต์ (CaMg(CO3)2) และวูสไทต์ (FeO) และอาจมีธาตุอื่นปนอยู่ด้วยขึ้นอยู่กับบริษัทที่ผลิต ดังตัวอย่างองค์ประกอบในตาราง

ลูกเปตองระเบิดได้เนื่องจากแรงดันของก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดเพิ่มขึ้น ซึ่งเกิดจากกระบวนการกัดกร่อนแบบไร้อากาศระหว่างน้ำที่มาจากความชื้นภายในลูกเปตอง (พบน้ำมากถึง 10 กรัมต่อลูกเปตอง) กับอนุภาคโลหะโดยเฉพาะเหล็ก (Fe) ซึ่งปนเปื้อนอยู่กับวัสดุอนินทรีย์คล้ายทรายที่บรรจุอยู่ข้างในลูกเปตอง ดังสมการ

จากปฏิกิริยาดังกล่าวจะเห็นว่า จะมีปริมาณของก๊าซไฮโดรเจน (H2) เกิดขึ้น ด้วยสมบัติที่ไวไฟมากของแก๊สไฮโดรเจน ดังนั้น หากลูกเปตองอยู่ภายใต้อุณหภูมิสูงหรืออยู่ในเปลวไฟก็จะก่อการระเบิดได้ ซึ่งความรุนแรงที่เกิดขึ้นก็จะขึ้นอยู่กับปริมาณแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาข้างต้น และอาจเป็นผลทางอ้อมมาจากปริมาณความชื้นที่มีอยู่ในลูกเปตอง (หากมีมากจะเกิดปฏิกิริยากับ Fe ได้มาก) อีกทั้งอาจเป็นเพราะความไม่แข็งแรงมากพอของเปลือกโลหะชั้นนอกที่บางเกินไปโดยเฉพาะบริเวณรอยเชื่อมรอบวงของลูกเปตอง (วัสดุบางจะเกิดการแตกได้ง่ายไม่ทนการระเบิดเมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างน้ำกับ Fe)

ในการป้องกันข้อบกพร่องดังกล่าวของลูกเปตอง อาจทำได้โดยการควบคุมคุณภาพการผลิตที่เข้มงวดขึ้น ควบคุมปริมาณความชื้นของวัสดุภายในลูกเปตองให้มีค่าน้อยลง หรือการลดปริมาณอนุภาคโลหะองค์ประกอบของวัสดุที่บรรจุภายในลูกเปตองให้น้อยลง และอีกวิธีนึงที่อาจปลอดภัยที่สุดคือการซื้อลูกเปตองเกรดดีที่นักกีฬามืออาชีพใช้กันซึ่งมีเปลือกโลหะชั้นนอกหนากว่า (ประมาณ 7 มม.) และไม่มีวัสดุอนินทรีย์บรรจุอยู่ข้างใน
.............................................

บทความโดย อาจารย์ ดร. ธวัชชัย คังฆะมะโณ

อาจารย์ประจำสาขาเคมี คณะวิทยาศาสตร์และนวัตกรรมดิจิทัล มหาวิทยาลัยทักษิณ

ที่มา: Roman Loser, Gabor Piskoty, Andrea Al-Badri, Martin Tuchschmid, Peter Schmid, Andreas Leemann, Investigation into the mechanisms leading to explosion of pétanque balls, Engineering Failure Analysis, Volume 18, Issue 2, 2011, Pages 633-648, ISSN 1350-6307, https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2010.09.029.