สารมาตรฐาน (Standard Substances)
ปัจจัยสำคัญในการเพิ่มความแม่นยำและความถูกต้องในการวิเคราะห์ทางเคมี

สารมาตรฐาน (Standard substances) มีบทบาทสำคัญในกระบวนการวิเคราะห์ทางเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสอบเทียบเครื่องมือ (Instrument calibration) การสร้างกราฟมาตรฐาน (Calibration curve) และการควบคุมคุณภาพผลการทดสอบ (Quality control, QC) โดยทั่วไป สารมาตรฐานหมายถึง สารเคมีบริสุทธิ์ที่ได้รับการรับรองค่าความเข้มข้นหรือคุณสมบัติทางฟิสิกส์ / เคมีอย่างแน่ชัด และสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง (Reference) ในการทดสอบหรือวิเคราะห์สารอื่น ๆ ได้ บทความนี้จะทำให้รู้จักพื้นฐานเกี่ยวกับสารมาตรฐาน ประเภทของสารมาตรฐาน วิธีการใช้งาน รวมถึงข้อควรระวังที่มีผลต่อความแม่นยำ (Accuracy) และความถูกต้อง (Precision) ของผลการวิเคราะห์ทางเคมี เพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจถึงความสำคัญของการเลือกและใช้สารมาตรฐานอย่างถูกต้องในกระบวนการวิเคราะห์

  ตัวอย่างคุณสมบัติที่สำคัญของสารมาตรฐาน

• ความบริสุทธิ์ (purity) สูง > 99%
• มีข้อมูลรับรอง (Certificate of Analysis: COA)
• สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ (Traceability) สู่หน่วยมาตรฐานสากล เช่น NIST (National Institute of Standards and Technology)

ประเภทของสารมาตรฐาน

สารมาตรฐานสามารถแบ่งตามวัตถุประสงค์การใช้งานได้หลายประเภท

Primary Standard (สารมาตรฐานปฐมภูมิ)

คือสารที่มีความบริสุทธิ์สูง (โดยทั่วไป > 99.9%) และองค์ประกอบทางเคมีแน่นอน ใช้ชั่งตวงได้โดยตรงเพื่อเตรียมสารละลายมาตรฐาน โดยไม่จำเป็นต้องสอบเทียบกับสารอื่น

  คุณสมบัติสำคัญของ Primary Standard

• มีความบริสุทธิ์สูง และองค์ประกอบเคมีไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา
• มีเสถียรภาพต่อแสง ความชื้น อากาศ และไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีเอง
• ไม่ดูดซับ CO₂ หรือ H₂O จากอากาศ
• มวลโมเลกุลสูง (เพื่อลดความผิดพลาดจากการชั่งน้ำหนัก)
• หาง่าย ราคาไม่สูงมาก และละลายง่ายในตัวทำละลาย

 
  ตัวอย่างสารที่ใช้เป็น Primary Standard

   
  การประยุกต์ใช้งาน

• เตรียมสารละลายมาตรฐานที่มีค่าความเข้มข้นแน่นอน (เช่น NaOH 0.1 N)
• ใช้ในงานวิเคราะห์ปริมาณ เช่น acid-base, redox, complexometric titration
• ใช้ในการสอบเทียบค่าต่างๆ เช่น ปริมาตรเครื่องแก้ว

Secondary Standard (สารมาตรฐานทุติยภูมิ)

คือสารละลายที่เตรียมจากสารมาตรฐานปฐมภูมิ (Primary standard) โดยตรง หรือเตรียมจากสารเคมีทั่วไปที่ไม่บริสุทธิ์มากพอจะใช้เป็นมาตรฐานได้เอง จำเป็นต้องนำมาผ่านกระบวนการสอบเทียบ (Standardization) โดยการไตเตรตกับ Primary standard เพื่อให้ทราบค่าความเข้มข้นที่แท้จริงก่อนนำไปใช้งานจริงในห้องปฏิบัติการ กระบวนการนี้ช่วยให้สารละลายที่ใช้มีความแม่นยำและเชื่อถือได้

  คุณสมบัติสำคัญของ Secondary Standard

• ความบริสุทธิ์ไม่แน่นอน หรือไม่เสถียรพอจะใช้เป็นสารมาตรฐานโดยตรง
• ต้อง “standardize” ทุกครั้งก่อนใช้งาน โดยใช้สาร Primary Standard
• นิยมใช้ในห้องแลปทั่วไป เนื่องจากสามารถเตรียมเองได้ง่าย

  
  ตัวอย่างสารที่ใช้เป็น Secondary Standard

  
  การประยุกต์ใช้งาน

• ใช้ในการไตเตรตทั่วไป เช่น acid-base หรือ redox titration
• ใช้สอบเทียบสารหรือเครื่องมือในงานประจำ (routine analysis)

Certified Reference Material (CRM) หรือ Reference Standard

สารมาตรฐานที่ได้รับการรับรอง (Certified) โดยองค์กรกลางหรือหน่วยงานมาตรฐาน เช่น NIST, ISO, USP ซึ่งผ่านการวิเคราะห์ทางสถิติอย่างละเอียด และมี COA (Certificate of Analysis) กำกับทุกล็อตการผลิต

  คุณสมบัติสำคัญ

• มี “ค่าที่รับรอง” (Certified value) พร้อมช่วงความไม่แน่นอน (Uncertainty)
• ผ่านการวิเคราะห์โดยวิธีที่สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ (Traceable to SI units)
• ใช้เฉพาะในงานวิเคราะห์ระดับสูงหรือกรณีที่ต้องใช้เป็นหลักฐานทางกฎหมาย

 
  ตัวอย่าง CRM ที่พบได้

 
  การประยุกต์ใช้งาน

• ใช้ตรวจสอบความถูกต้องของวิธีวิเคราะห์ (Method validation)
• ใช้สอบเทียบเครื่องมือวิเคราะห์ระดับ Ultra-trace เช่น ICP-MS, HPLC-MS
• ใช้เป็น "Control sample" ในการวิเคราะห์ทางเภสัชกรรม อาหาร สิ่งแวดล้อม
• ใช้เป็นเอกสารประกอบในการยื่น FDA, GMP, ISO

  เปรียบเทียบแต่ละประเภท

⚠️ ข้อควรระวังในการใช้สารมาตรฐาน

• เก็บรักษาตามคำแนะนำ เช่น เก็บในตู้เย็น / แสงไม่เข้า / อุณหภูมิคงที่
• ตรวจสอบวันหมดอายุ และ Certificate of Analysis (COA) ทุกครั้งก่อนใช้งาน
• ใช้เครื่องแก้วสะอาดปราศจากการปนเปื้อน
• หมั่นสอบเทียบเครื่องมือ เพื่อให้การใช้งานสารมาตรฐานได้ผลเต็มประสิทธิภาพ

 ข้อแนะนำเพิ่มเติมสำหรับการใช้งาน

• เลือกสาร CRM หรือ TRM จากผู้ผลิตที่ได้รับการรับรอง ISO/IEC 17034 เพื่อให้ผลลัพธ์สามารถนำไปใช้ในงานทดสอบที่ต้องการคุณภาพสูง
• ตรวจสอบ COA และ Traceability ของแต่ละ LOT เพื่อให้ได้ข้อมูลความไม่แน่นอน (Uncertainty) ที่เหมาะสม
• ใช้ Primary และ Secondary standards ในการสอบเทียบเครื่องมืออย่างสม่ำเสมอ และจดบันทึกกระบวนการ Standardization เพื่อความโปร่งใส
• ดำเนินตามแนวทาง ISO/IEC 17025 เมื่อยื่นขอการรับรองห้องปฏิบัติการ เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลวิเคราะห์

สารมาตรฐานเป็นหัวใจสำคัญของการวิเคราะห์ในห้องแล็บ เพราะช่วยให้ผลวิเคราะห์ “แม่นยำ”, “น่าเชื่อถือ” และสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ หากคุณเป็นเจ้าหน้าที่ในห้องแล็บ นักวิทยาศาสตร์ หรือผู้ประกอบการในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ การเลือกใช้สารมาตรฐานที่เหมาะสมและมีคุณภาพจะช่วยให้ผลการวิเคราะห์ของคุณก้าวข้ามความคลาดเคลื่อน และสร้างความเชื่อมั่นให้กับลูกค้าหรือผู้ใช้งานได้ในระยะยาว

ขอบคุณแหล่งที่มา:
- สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (Thailand Institute of Scientific and Technological Research – NIMT). “Thailand Reference Materials (TRM)”. https://www.nimt.or.th
-ศูนย์ความเป็นเลิศด้านมาตรวิทยา. “มาตรฐานสารอ้างอิงคืออะไร”. เอกสารวิชาการออนไลน์
- มหาวิทยาลัยราชภัฏอุตรดิตถ์. “การเตรียมสารละลาย NaOH โดยใช้ KHP เป็น Primary Standard”, งานวิจัยนักศึกษk
- ISO/IEC 17025:2017 – General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
- ISO 17034:2016 – General requirements for the competence of reference material producers