รายงานปฏิบัติการ รหัสวิชา 02-005-020-106

ปฏิบัติการเคมีพื้นฐาน (Fundamentals of Chemistry Laboratory)

ชื่อ – นามสกุล............................................................................................ รหัสประจำตัว.............................................................................................. สาขาวิชา.....................................................................................................

อาจารย์ผู้สอน.............................................................................................

คณะอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตสกลนคร

การแบ่งหน่วย/บทเรียน/หัวข้อ หน่วย 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

รายการ การทดลองที่ 1 การเตรียมความพร้อมในการปฏิบตั ิการเคมีและความปลอดภัยในห้องปฏิติการ การทดลองที่ 2 ปริมาณสัมพันธ์ การทดลองที่ 3 ธาตุและตารางธาตุ การทดลองที่ 4 ความเข้มข้นของสารละลายและการเตรียมสารละลาย การทดลองที่ 5 โครงสร้างภายในของของแข็ง การทดลองที่ 6 การทดสอบอัตราการแพร่ของแก๊ส การทดลองที่ 7 การไทเทรตกรด/เบส ด้วยสารละลายมาตรฐานเบส การทดลองที่ 8 การไทเทรตกรด/เบส ด้วยสารละลายมาตรฐานกรด การทดลองที่ 9 การหาน้ำหนักโมเลกุลของสารที่ไม่ระเหยและไม่แตกตัวในตัวทำละลายโดยวิธีหาจุกเยือก แข็ง การทดลองที่ 10 ความเข้มข้นของสารกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา

เกณฑ์ผ่านรายวิชา

ผู้ที่ผ่านรายวิชานี้จะต้อง • มีเวลาเข้าชั้นเรียนทั้งรายวิชาไม่ต่ำกว่าร้อยละ 80 ของเวลาเรียน เกณฑ์ค่าระดับคะแนน คะแนนร้อยละ 80 ขึ้นไป ได้ A คะแนนร้อยล่ะ 75-79 ได้ B+ คะแนนร้อยล่ะ 70-74 ได้ B คะแนนร้อยล่ะ 65-69 ได้ C+ คะแนนร้อยล่ะ 60-64 ได้ C คะแนนร้อยล่ะ 55-69 ได้ D+ คะแนนร้อยล่ะ 50-54 ได้ D คะแนนต่ำกว่าร้อยล่ะ 50 ได้ F

คาบเรียน ทฤษฎี ปฏิบัติ 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

1 ปฏิบัติการที่ 1 การเตรียมความพร้ อมในการปฏิบัติการเคมีและความปลอดภัยในห้ องปฏิบัติการ ในห้องปฏิบตั ิการทางเคมี มีสารเคมี อุปกรณ์เครื่ องแก้ว และเครื่ องมือหลายประเภท นักศึกษาควรรู ้จกั ชื่อและวิธีใช้งานอย่างถูกหลักวิธี เพื่อใช้ทาการทดลองได้อย่างถูกต้องแม่นยาและ มีความปลอดภัย สารเคมีทุกชนิดเป็ นพิษอันตราย มีหลายสถานะทั้งของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และ สารละลาย เก็บไว้ในขวดแก้วหรื อขวดพลาสติก มีฉลากระบุชื่อสารสมบัติต่าง ๆ ไว้ครบถ้วน พร้อม ทั้งเก็บรักษาไว้ในที่ที่เหมาะสมและปลอดภัย ดังนั้น นักศึกษาจึงควรเรี ยนรู ้สมบัติของสารเคมีแต่ละ ชนิดให้รอบคอบอยูเ่ สมอ สิ่ งที่ควรเรี ยนรู ้เพื่อให้เกิดความปลอดภัยในห้องปฏิบตั ิการ ได้แก่ 1.1เครื่ องแก้ ว 1.1.1 ก่อนใช้เครื่ องแก้วทุกครั้งต้องตรวจให้ละเอียดว่ามีรอยร้าวหรื อไม่ รอยร้าวที่เครื่ องแก้ว อาจจะแตกได้ง่ายขณะที่ใช้ทาให้สารเคมีที่มีอนั ตราย หรื อของเหลวที่ไวไฟอาจไหลออกมาทาให้ เกิดอันตรายได้ 1.1.2 เมื่อทาการทดลองเสร็จก็ตอ้ งล้างอุปกรณ์เครื่ องแก้วให้สะอาด แล้วเก็บรักษาไว้ให้พร้อมใช้ งานอยูเ่ สมอ โดยทัว่ ไปแล้ว จะล้างอุปกรณ์เครื่ องแก้วด้วยน้ าสะอาด โดยใช้น้ ายาผงซักฟอกช่วยล้าง ประมาณ 5 นาที ใช้แปรงล้างแก้วให้เหมาะสมกับภาชนะที่จะล้างนั้นด้วย แล้วล้างด้วยน้ าก่อนนาไป ผึ่งให้แห้ง

ขวดวัดปริมาตร เป็ นเครื่ องมือที่ใช้เตรี ยมสารละลายมาตรฐานหรื อสารละลายที่มีความ เข้มข้นน้อยกว่าสารละลายเดิม

บิกเกอร์ มีหลายขนาดและมีความจุต่างกัน โดยที่ขา้ งบีกเกอร์จะมีตวั เลขระบุความจุของบีก เกอร์ ประโยชน์ของบีกเกอร์ 1. ใช้สาหรับต้มสารละลายที่มีปริ มาณมาก 2. ใช้สาหรับเตรี ยม สารละลาย 3. ใช้สาหรับตกตะกอนและใช้ระเหยของเหลวที่มีฤทธิ์กรดน้อย

2

หลอดทดสอบ ส่วนมากใช้สาหรับทดลองปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารต่างๆ ที่เป็ นสารละลาย ใช้ตม้ ของเหลวที่มีปริ มาตรน้อยๆ

กระบอกตวง ใช้เป็ นอุปกรณ์สาหรับวัดปริ มาตรของของเหลวที่มีอุณภูมิไม่สูงกว่าอุณภูมิ ของห้องปฏิบตั ิการ กระบอกตวงไม่สามารถใช้วดั ของเหลวที่มีอุณภูมิสูงได้เนื่องจากอาจจะทาให้ กระบอกตวงแตกได้

หลอดหยดมีลกั ษณะเป็ นหลอดแก้วที่ปลายข้างหนึ่งยาวเรี ยวเล็ก และปลายอีกข้างหนึ่งมี กระเปาะยางสวมอยู่ หลอดหยดใช้สาหรับดูดรี เอเจนต์จากขวดไปหยดลงในหลอดทดสอบที่มีสาร อื่นบรรจุอยู่ เพื่อใช้ในการดูปฏิกิริยาเคมีของรี เอเจนต์น้ นั ๆ

บิวเรทเป็ นอุปกรณ์วดั ปริ มาตรที่มีขีดบอกปริ มาตรต่าง ๆ และมีก็อกสาหรับเปิ ด-ปิ ด เพื่อ บังคับการไหลของของเหลว

3 ไพเพท เป็ นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดปริ มาตรได้อย่างใกล้เคียง มีอยูห่ ลายชนิด แต่โดยทัว่ ไป ที่มีใช้อยูใ่ นห้องปฏิบตั ิการมีอยู่ 2 แบบ คือ Volumetric pipette หรื อ Transfer pipette และ Measuring pipette Transfer pipette ซึ่งใช้ในการวัดปริ มาตรได้เพียงค่าเดียว คือถ้าหาก Transfer pipette จุ 25 มล. ก็จะวัดปริ มาตรของของเหลวได้เฉพาะ 25 มล. เท่านั้น Transfer pipette มีหลาย ขนาดตั้งแต่ 1-100 มล.

Test Tube Holder ทาจากวัตถุหลายชนิดเช่นไม้หรื อลวดเหล็ก ใช้สาหรับจับหลอด ทดสอบ เนื่องจากเมื่อใช้หลอดทดสอบที่บรรจุของเหลวต้ม ไอระเหยที่เกิดจากการต้มของเหลว ภายในหลอดจะทาให้มือที่จบั ร้อน ฉะนั้นจึงควรใช้ Test Tube Holder 1.2 ไฟ สารอินทรี ยเ์ กือบทุกชนิดติดไฟได้ โดยเฉพาะตัวทาละลายอินทรี ย ์ เช่น อีเธอร์ เมธานอล เอธานอล อะซิโตน เฮกเซน จึงควรหลีกเลี่ยงเปลวไฟเท่าที่จะทาได้ การทาสารให้ร้อนจึงควรใช้อ่าง น้ าร้อน แต่ถา้ จาเป็ นต้องใช้เปลวไฟหรื อตะเกียง ควรปฏิบตั ิดงั นี้ 1.2.1 ของเหลวที่ติดไฟได้ เช่น แอลกอฮอล์ เมื่อบรรจุในภาชนะเปิ ด อย่าใช้เปลวไฟทาให้ร้อน 1.2.2 เมื่อถ่ายเทของเหลวไวไฟ ต้องอยูห่ ่างจากของเหลวมาก ๆ และอย่าเทของเหลวไวไฟลงใน อ่างน้ า เพราะของเหลวนั้นอาจจะไหลและระเหยไปใกล้เปลวไฟและติดไฟได้ 1.2.3 ของเหลวไวไฟควรเก็บไว้ในขวดคอแคบ ถ้าเก็บในขวดคอกว้างหรื อถ้วยที่ระเหยได้ ให้หา ฝาปิ ด 1.3 เคมีภัณฑ์ เคมีภณ ั ฑ์ที่ใช้ส่วนมากจะมีพิษอย่างอ่อนถึงมีพิษมาก และบางชนิดจะกัดผิวหนัง จึงควรปฏิบตั ิ ดังนี้ 1.3.1 อย่าก้มมองหรื อสูดดมสารเคมีที่ปากหลอดทดลองหรื อปากขวดโดยตรง 1.3.2 สารที่เป็ นตัวออกซิไดซ์อย่างแรงเมื่อทาปฏิกิริยากับตัวรี ดิวซ์ จะต้องค่อย ๆ ผสมกันอย่างช้า ๆ เพราะอาจเกิดปฏิกิริยารุ นแรงหรื ออาจระเบิดได้ง่าย 1.3.3 เมื่อต้ม หรื อให้สารทาปฏิกิริยากันในหลอดทดลอง ให้หนั ปากหลอดไปทางที่ไม่มีคนอยู่

4

ประเภทอันตราย ระเบิดได้ ข้อควรระวัง หลีกเลี่ยงการกระแทก เสี ยดสี แหล่งกาเนิดประกายไฟและ ความร้อน ประเภทอันตราย กัดกร่ อน ข้อควรระวัง ระวังป้องกันตา และผิวหนังอย่าสู ดดมไอของสารกลุ่มนี้

ประเภทอันตราย ไวไฟมาก ข้อควรระวัง เก็บให้ห่างจากเปลวไฟและความร้อน

ประเภทอันตราย กัมมันตรังสี ข้อควรระวัง หลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับร่ างกายทุกแบบ

1.4 การทิง้ เคมีภัณฑ์ และวัตถุต่าง ๆ 1.4.1 ของเหลวต่าง ๆ ที่จะทิง้ ให้เทลงในอ่างน้ าและไขน้ าล้างตามลงไปทุกครั้ง อย่าทิง้ ของเหลวลงในภาชนะสาหรับทิ้งของแข็ง 1.4.2 เศษของแข็งต่าง ๆ เช่น กระดาษกรอง ก้านไม้ขีด เศษแก้วแตก และของแข็งที่ไม่ละลายน้ า ให้ทิ้งลงในภาชนะสาหรับทิ้งของแข็งที่จดั ไว้ อย่าทิ้งลงในอ่างน้ าเพราะจะทาให้ท่อน้ าอุดตัน 1.5 ข้อควรปฏิบัติอื่น ๆ 1.5.1 อย่าทางานในห้องปฏิบตั ิการเพียงลาพัง เพราะหากเกิดอุบตั ิเหตุข้ นึ จะไม่มีใครช่วยได้ทนั 1.5.2 การทดสอบว่าสารละลายเป็ นกรดหรื อด่าง อย่าใส่กระดาษลิตมัสลงในสารละลายโดยตรง ให้ใช้แท่งแก้วแตะสารละลายแล้วนามาแตะกับกระดาษลิตมัส

5 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 1 การเตรียมความพร้ อมในการปฏิบัติการเคมีและความปลอดภัยในห้ องปฏิบัติการ 1. นักศึกษาควรปฏิบัติตัวดังต่อไปนีใ้ นห้ องปฏิบัติการหรื อไม่ ระบุเหตุผลหากไม่ สมควร ควร ไม่ควร เหตุผล 1.1 สวมรองเท้าหุม้ ส้น ที่ไม่สามรถมองเห็นผิวหนัง ...................................... 1.2 รวบผมที่ยาวไม่ปล่อยให้เกะกะรุ งรังขณะทาการทดลอง ...................................... 1.3ดื่มน้ าหรื อรับประทานอาหารในห้องปฏิบตั ิการ ..................................... 1.4 ของเหลวไวไฟควรเก็บไว้ในขวดคอแคบเพื่อป้องกัน การระเหย 1.5 เทของเสี ยที่เป็ นของเหลวลงในภาชนะสาหรับทิ้งของ แข็งได้ 1.6 ทิง้ เศษของแข็งต่าง ๆ ลงในอ่างน้ า 1.7 ทาปฏิบตั ิการเป็ นกลุ่มไม่ทาปฏิบตั ิการเพียงลาพัง 1.8 ใส่กระดาษลิตมัสลงในสารละลายเพื่อทดสอบความเป็ น กรดหรื อด่างของสารละลาย 1.9 ล้างมือด้วยสบู่พร้อมน้ าจานวนมากก่อนออกจากห้อง ปฏิบตั ิการ

...................................... ...................................... ....................................... ...................................... ....................................... .......................................

2. ระบุความหมายของสั ญลักษณ์ และข้ อควรระวังในการใช้ สารเคมีต่อไปนี้ 2.1

ความหมาย........................................................ ข้อควรระวัง....................................................... ........................................................................... ...........................................................................

6 2.2

ความหมาย........................................................ ข้อควรระวัง....................................................... ........................................................................... ...........................................................................

3. ระบุวิธีกาจัดของเสี ยต่ อไปนี้ ของเสีย 3.1 กระดาษทิชชูที่ เปื้ อนสารเคมี 3.2 ตะกอนที่เกิดจาก ปฏิกิริยา 3.3 สารละลายอินทรี ย ์ ที่เกิดจากปฏิกิริยา

วิธีกาจัด

3.4 สารละลายกรด หรื อด่างที่เกิดจาก ปฏิกิริยา 4. ระบุวิธีปฐมพยาบาลหรื อวิธีแก้ ไข หากประสบอุบัติเหตุต่อไปนีใ้ นห้ องปฏิบัติการ อุบัติเหตุ วิธีปฐมพยาบาล / แก้ไข 4.1 กรดแก่หกใส่ แขน 4.2 แก้วบาดมือ 4.3 กรดเข้าตา 4.4 น้ าร้อนลวกหรื อ สัมผัสเตาที่ร้อนจัด

7 5. ระบุชื่อและการใช้ ประโยชน์ ของอุปกรณ์ หรื อเครื่ องแก้ วต่ อไปนี้ 5.1

5.2

ชื่อ........................................................ ประโยชน์............................................ .............................................................

ชื่อ........................................................ ประโยชน์............................................ .............................................................

5.3

5.4

ชื่อ........................................................ ประโยชน์............................................ .............................................................

ชื่อ........................................................ ประโยชน์............................................ ............................................................

8 ปฏิบัติการที่ 2 ปริมาณสัมพันธ์ ปริ มาณสัมพันธ์ (Stoichiometry) เป็ นการศึกษาปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับปริ มาณสารตั้งต้น ผลผลิตและพลังงานที่เปลี่ยนแปลงในปฏิกิริยาเคมี การศึกษาปริ มาณสัมพันธ์มีประโยชน์ที่สาคัญ คือ 1. สามารถคาดการณ์ใช้ปริ มาณสารตั้งต้น และผลผลิตที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมี 2. สามารถคาดการณ์ได้วา่ สารใดทาปฏิกิริยาหมด สารใดเหลือจากการทาปฏิกิริยา สารใด เป็ นสารกาหนดปริ มาณ ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริ งและผลผลิตร้อยละ การศึกษาปริ มาณสัมพันธ์ สามารถนาไปประยุกต์ใช้กบั อุตสาหกรรมการผลิตต่าง ๆ และ การค้าได้ อุตสาหกรรมนั้น ๆ สามารถลดต้นทุนการผลิต โดยสามารถเลือกใช้สารเคมีในปริ มาณที่ ต่าและประหยัดที่สุด รวมทั้งความปลอดภัยจากสารเคมีน้ นั ๆ ได้ ในการทดลองนี้ จะศึกษาปฏิกิริยาระหว่าง Na2CO3 กับ CaCl2 ตัวอย่างการทดลองทาโดยชัง่ Na2CO3 หนัก 1.1254 กรัม ละลายน้ ากลัน่ ประมาณ 25 mL และชัง่ CaCl2 หนัก 1.5884 กรัม ละลายน้ ากลัน่ ประมาณ 25 mL เทสารละลายทั้งสองชนิดผสมกัน เกิดตะกอนหนัก 0.9854 กรัม จงคานวณผลผลิตร้อยละ และสารที่เหลือจากปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น ดังนี้ Na2CO3 (aq) + CaCl2 (aq) → CaCO3 (s) + 2NaCl (aq) 1 mol 1 mol 1 mol 2 mol น้ าหนักอะตอม Na = 23.0 C = 12.0 O = 16.0 Cl = 35.5 Ca = 40.1 -1 น้ าหนักโมเลกุล Na2CO3 = 2(23.0) + (12.0) + 3(16.0) = 106.0 g mol น้ าหนักโมเลกุล CaCl2 = (137.3) + 2(35.5) = 111.1 g mol-1 น้ าหนักโมเลกุล CaCO3 = (40.1) + (12.0) + 3(16.0) = 100.1 g mol-1 Na2CO3 หนัก 1.1254 g = 1.1254 g/106.0 g mol-1 = 1.062 × 10-2 mol CaCl2 หนัก 1.5884 g = 0.9854 g/111.1 g mol-1 = 1.430 × 10-2 mol จากสมการเคมี Na2CO3 1 mol ทาปฏิกิริยากับ CaCl2 1 mol เกิด CaCO3 1 mol และ NaCl 2 mol ดังนั้น Na2CO3 เข้าทาปฏิกิริยาหมดจานวน 1.062 × 10-2 mol และเป็ นสารกาหนดปริมาณ ส่วน CaCl2 เข้าทาปฏิกิริยาจานวน 1.062 × 10-2 mol เช่นเดียวกัน CaCl2 จึงเหลือจากการเข้าทาปฏิกิริยา 1.430 × 10-2 -1.062 × 10-2 mol = 3.68 × 10-3 mol = 3.68 × 10-3 mol × 111.1 g mol-1 = 0.4089 g

9 ผลผลิตตามทฤษฎีเกิดตะกอน CaCO3 1.062 × 10-2 mol = 1.062 × 10-2 mol × 100.1 g mol-1 = 1.0628 g จากการทดลองเกิดตะกอน CaCO3 หนัก 0.9854 g

ผลผลิตร้อยละ =

น้ าหนักของผลผลิตจริ ง น้ าหนักของผลผลิตตามทฤษฎี

× 100

ผลผลิตร้อยละของการเกิดตะกอน CaCO3 = 0.9854 g × 100 = 92.72 1.0628 เกิดตะกอน CaCO3 = 92.72% และเหลือ CaCl2 = 0.4089 กรัม อุปกรณ์ 1) บิกเกอร์ ขนาด 100 mL 2) แท่งแก้วคน 3) ช้อนตักสาร 4)เครื่ องชัง่ ไฟฟ้าแบบละเอียด ทศนิยม 3 ตาแหน่ง 5)คีม 6)ถอบกันความชื้น สารเคมี 1) โซเดียมคาร์บอเนต (sodium carbonate, Na2CO3) 2) แคลเซียมคลอไรด์ (calcium chloride, CaCl2) การทดลอง 1)ชัง่ Na2CO3 น้ าหนักประมาณ 1.25 กรัม ใส่ ลงในบิกเกอร์ใบที่หนึ่ง บันทึกน้ าหนักที่ แน่นอนของ Na2CO3 เติมน้ ากลัน่ ประมาณ 25-30 mL คนสารละลายจนกระทัง่ Na2CO3 ละลายหมด ขณะนี้สารละลายจะใสและไม่มีสี ถ้าสารละลายขุ่นให้เติมน้ ากลัน่ ลงไปอีกเล็กน้อย 2)ชัง่ CaCl2 น้ าหนักประมาณ 0.75 กรัม ใส่ ลงในบิกเกอร์ใบที่สอง บันทึกน้ าหนักที่ แน่นอนของ CaCl2 เติมน้ ากลัน่ ประมาณ 25-30 mL คนสารละลายจนกระทัง่ CaCl2 ละลายหมด ขณะนี้สารละลายจะใสและไม่มีสี ถ้าสารละลายขุ่นให้เติมน้ ากลัน่ ลงไปอีกเล็กน้อย 3)ชัง่ น้ าหนักบิกเกอร์ใบที่สามโดยห้ามใช้มือหยิบหรื อจับ เพราะความชื้นและสิ่ ง ปนเปื้ อนจะติดบิกเกอร์ทาให้น้ าหนักเพิ่ม คีบบิกเกอร์วางบนเครื่ องชัง่ เพื่อชัง่ น้ าหนักบิกเกอร์ เปล่า บันทึกน้ าหนักของบิกเกอร์

10 4)เทสารละลายในบิกเกอร์ใบที่หนึ่งและใบที่สองลงในบิกเกอร์ใบที่สาม คนสารละลาย ให้ผสมกันอย่างสมบูรณ์ สังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น 5)ระเหยสารละลายในบิกเกอร์เพื่อไล่น้ า แล้วคีบบิกเกอร์ไว้ในโถอบกันความชื้นจน เย็นที่อุณหภูมิห้อง 6)คีบบิกเกอร์นาไปชัง่ น้ าหนักตะกอนและบิกเกอร์ ห้ามใช้มือหยิบหรื อจับ บันทึก น้ าหนักที่ชงั่ ได้ 7)คานวณผลการทดลองและรายงานผล

11 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 2 ปริมาณสั มพันธ์ ผลการทดลอง ผลของปฏิกิริยาเคมี 1. เมื่อเทสาละลาย Na2CO3 ผสมกับสารละลาย CaCl2 เกิดปฏิกิริยาเคมีดงั สมการ ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. 2. สารตั้งต้นชนิดที่ 1 คือ………. Na2CO3……….เข้าทาปฏิกิริยาจานวน………………………mol สารตั้งต้นชนิดที่ 2 คือ………. CaCl2………….เข้าทาปฏิกิริยาจานวน………………………mol ผลผลิตชนิดที่ 1 คือ…………………………….เกิดขึ้นจานวน………………………………mol ผลผลิตชนิดที่ 2 คือ…………………………….เกิดขึ้นจานวน………………………………mol 3. อัตราส่วนจานวนโมลที่เข้าทาปฏิกิริยาของ Na2CO3 : CaCl2 = …………………………………... การวิเคราะห์ ข้อมูล 4. น้ าหนักของ Na2CO3 ……………1.2564………………….. g น้ าหนักโมเลกุลของ Na2CO3 …………….……..……. g/mol จานวนโมลของ Na2CO3 …………………………..…… mol 5. น้ าหนักของ CaCl2 ……………0.7589……………..…….. g น้ าหนักโมเลกุลของ CaCl2…………….…………..…. g/mol จานวนโมลของ CaCl2………………………………..… mol 6. สารที่ทาปฏิกิริยาหมด คือ ………………..และเข้าทาปฏิกิริยาจานวน ………………….mol สารที่เหลือจากการทาปฏิกิริยาคือ ……..….…และเหลือจานวน……..….….mol = …….……..g 7. สารกาหนดปริ มาณ คือ ………………………………………………………………………… 8. จงคาดการณ์โดยการคานวณว่าผลผลิตตามทฤษฎี เกิดตะกอน CaCO3 = ……………………. mol และ CaCO3 หนัก = ……………………..g

12 ผลการทดลอง น้ าหนักของตะกอน……………0.4986………………………….. g 9. จงคานวณผลผลิตร้อยละของการเกิดตะกอน CaCO3 ……………………………………………………………………………………….………… ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………………………….…………… ดังนั้นเกิดผลผลิตร้อยละ……………………………………………………………………..……

13 ปฎิบัติการที่ 3 ธาตุและตารางธาตุ

ตารางธาตุ (Periodic table) จากการค้นพบธาตุจานวนมาก เพื่อความสะดวกในการศึกษา นักวิทยาสาสตร์จึงได้จดั รวบรวมธาตุต่าง ๆ เป็ นหมวดหมู่ ในปัจจุบนั ได้จดั แบ่งธาตุตามแนวความคิดของ Mendeleev แต่ เรี ยงธาตุตามเลขอะตอม (Atomic Number) ซึ่งเป็ นไปตามกฎพิริออดิค (Periodic law) จะแบ่งธาตุ ออกเป็ นคาบ (periods) และหมู่ (groups) ถ้าจัดเรี ยงธาตุตามแนวนอนตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น ตามลาดับ เรี ยกว่า คาบ มีท้ งั หมด 7 คาบ และตามแนวแกนตั้ง เรี ยกว่า หมู่ แบ่งออกเป็ นหมู่ A 8 หมู่ และหมู่ B 8 หมู่ เรี ยกหมู่ธาตุรีพรี เซนต์เททีฟ (Representative Elements) ได้แก่ธาตุใน s และ p blocks ระหว่างหมู่ IIA และ IIIA เป็ นธาตุในหมู่ B เรี ยกหมู่ธาตุทรานซิชนั (Transition Elements) ได้แก่ธาตุใน d block สาหรับในธาตุ 2 แถวล่างสุดของตารางธาตุ ในคาบที่ 6 เรี ยกว่า อนุกรมแลน ทาไนด์ (Lantanide Series) และในคาบที่ 7 เรี ยกว่า อนุกรมแอกทิไนด์ (Actinide Series) ได้แก่ธาตุ ใน f block Representative elements

s block

Transition metals d block Inner transition metals f block

H p block

14 3.1ความสั มพันธ์ ของธาตุในหมู่ (group) 3.1.1 จะมีจานวนลาเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน และมีจานวนเท่ากับเลขหมู่ 3.1.2 จะมีจานวนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน (shell) ไม่เท่ากัน จะเพิ่มจากบนลงล่างของ ตารางธาตุ 3.2ความสัมพันธ์ ของธาตุในคาบ (period) 3.2.1 จะมีจานวนลาเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่มจากซ้ายไปขวาของตารางธาตุ ยกเว้นธาตุ ทรานซิชนั 3.2.2 จะมีจานวนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน (shell) เท่ากัน เท่ากับเลขของคาบ 3.3สมบัติของธาตุตามตารางธาตุ สมบัติทางเคมีและกายภาพของธาตุในตารางธาตุ แปรเปลี่ยนไปตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น จะ สัมพันธ์กบั การจัดเรี ยงตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุซ่ ึงจะคล้ายคลึงกันเป็ นช่วงๆ สมบัติ เหล่านี้ ได้แก่ขนาดของอะตอม (size) พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization energy) อิเล็กตรอน อัฟฟิ นิตี (Electron Affinity) อิเล็กโตรเนกาวตีวิตี (Elctronegativity) จุดหลอมเหลว (Melting point) จุดเดือด (Bioling point) ความเป็ นโลหะ อโลหะ เป็ นต้น 3.3.1ขนาดของอะตอมและไอออน ขนาดของอะตอม: หมู่เดียวกัน เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น ขนาดของอะตอมจะใหญ่ข้ ึน (เนื่องจากจานวนระดับพลังงานเพิ่มขึ้น แม้แรงดึงดูดจากประจุบวกเพิ่มขึ้นแต่มีผลน้อย) คาบเดียวกัน ขนาดของอะตอมจะเกลงจากซ้ายไปขวา (เนื่องจาก จานวนระดับ ของพลังงานเท่ากัน แต่ประจุบวกที่นิวเคลียสเพิ่มขึ้นแรงดึงดูดก็มากขึ้น) ขนาดของไอออน: ไอออนบวก ขนาดของไอออนบวกของธาตุเดียวกัน จะมีขนาดเล็ก กว่าอะตอมที่เป็ นกลาง (เพราะว่าจานวนอิเล็กตรอนลดลงแต่จานวนโปรตอนคงเดิม ทาให้แรงดึงดูด เพิ่มขึ้น) หมู่เดียวกัน ขนาดของไอออนบวกจะมีขนาดใหญ่จากบนลงล่าง คาบเดียวกัน ขนาดของไอออนบวกจะมีขนาดเล็กลงจากซ้ายไปขวา ไอออนลบ ขนาดของไอออนลบของธาตุเดียวกัน จะมีขนาดใหญ่ กว่าอะตอมที่เป็ นกลาง (เพราะว่าจานวนอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นแต่จานวนโปรตอนคงเดิม ทาให้แรง ดึงดูดน้อยลง) หมู่เดียวกัน ขนาดของไอออนลบจะมีขนาดใหญ่จากบนลงล่าง คาบเดียวกัน ขนาดของไอออนลบจะมีขนาดเล็กลงจากซ้ายไปขวา 3.3.2 พลังงานไอออไนเซชัน หมายถึง พลังงานที่ตอ้ งใช้ในการดึงอิเล็กตรอน 1 ตัว ในระดับพลังงานนอกสุด ซึ่งเป็ น อิเล็กตรอนที่มีพลังงานสู งสุ ด ให้หลุดออกจากอะตอม ซึ่งค่าของพลังงานที่ใช้ข้ นึ อยูก่ บั ประจุไฟฟ้า

15 ที่นิวเคลียส, ขนาดของอะตอม ค่าพลังงานไอออไนเซชันจะบอกให้ทราบว่าธาตุต่าง ๆ จะมี ความ ว่องไวในปฏิกิริยาเพียงใด ธาตุใดที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่า ก็จะเป็ นธาตุว่องไว

รู ปที่ 1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าพลังงานไอออไนเซชันขั้นที่ 1 กับเลขอะตอม หมู่เดียวกัน พลังงานไอออไนเซชันมีค่าลดลงจากบนลงล่าง (เพราะว่า จานวนระดับ พลังงานมีมากขึ้น อิเล็กตรอนตัวนอกสุ ดถูกดึงดูดโดยประจุบวกที่นิวเคลียสน้อยลง อิเล็กตรอนจึง หลุดได้ง่าย) คาบเดียวกัน พลังงานไอออไนเซชันมีค่าเพิม่ ขึ้นจากซ้ายไปขวา (เพราะขนาดของ อะตอมเล็กลง อิเล็กตรอนที่วงนอกสุดถูกดึงดูดโดยประจุบวกที่นิวเคลียสมากกว่า) 3.3.3 อิเล็กตรอนอัฟฟิ นิตี คือ พลังงานที่คายออกมาเมื่ออะตอมรับอิเล็กตรอนแล้วกลายเป็ นไอออนลบ เป็ นค่าที่บอก ความสามารถในการยึดเล็กรอนของอะตอม อะตอมของธาตุใดมีค่าพลังงานนี้สูงจะกลายเป็ น ไอออนลบได้ง่าย

รู ปที่ 2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าอิเล็กตรอนอัฟฟิ นิตีกบั เลขอะตอม

16 หมู่เดียวกัน ค่าอิเล็กตรอนอัฟฟิ นิตีจะมีค่าลดลงจากบนลงล่าง (เพราะจานวนระดับพลังงาน ของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น ขนาดของอะตอมใหญ่ข้ นึ แรงดึงดูดจากนิวเคลียสต่ออิเล็กตรอนวงนอกสุ ด หรื ออิเล็กตรอนที่จะเข้าไปมีนอ้ ยลง) คาบเดียวกัน ค่าอิเล็กตรอนอัฟฟิ นิตีจะมีค่าเพิม่ ขึ้นจากซ้ายไปขวา (เพราะขนาดของอะตอมมี ขนาดเล็กลงจากซ้ายไปขวา โปรตอนที่นิวเคลียสจึงดึงดูดอิเล็กตรอนที่เข้ามาใหม่ได้ดี) 3.3.4 อิเล็กโตรเนกาตีวีตี หมายถึง ความสามารถในการที่อะตอมของธาตุในสารประกอบจะดึงอิ เล็กตรอนคู่ที่เกิด พันธะเข้าหาอะตอมได้ดีเพียงใด หมู่เดียวกัน ค่าอิเล็กโตรเนกาตีวีตีจะมีค่าลดลงจากบนลงล่าง (เพราะขนาดของอะตอม ใหญ่จากบนลงล่าง) คาบเดียวกัน ค่าอิเล็กโตรเนกาตีวีตีจะมีค่าเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา (เพราะขนาดของ อะตอมเล็กลงจากซ้ายไปขวา) 3.3 5 ความเป็ นโลหะและอโลหะของธาตุ หมู่เดียวกัน ความเป็ นโลหะของธาตุจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง หรื อความเป็ นอโลหะ ของธาตุจะลดลงจากบนลงล่าง คาบเดียวกัน ความเป็ นโลหะของธาตุจะลดลงจากซ้ายไปขวา หรื อความเป็ นอโลหะ ของธาตุจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา สาหรับธาตุเฉื่ อย คือ ธาตุในหมู่ VIII A มี 6 ตัว คือ He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn เป็ นอะตอม เดี่ยว ๆ เพราะอะตอมมีการจัดเรี ยงตัวของอิเล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8 ตัว ยกเว้น He สมบัติบางประการของธาตุเฉื่อย ดังตาราง สมบัติของธาตุ He Ne Ar Kr Xe Rn เลขอะตอม 2 10 18 36 54 86 รัศมีอะตอม (pm) 93 112 154 169 190 220 -268.9 -246 -185.8 -152 -108.0 -61.8 จุดเดือด (C ) -269.7 -248.6 -189.4 -157.3 -111.9 -71 จุดหลอมเหลว(C ) พลังงานไอออไนเซชัน 2397 2087 1527 1357 1177 1043 ขั้นที่ 1 (kJ/mole) ความหนาแน่น 0.126 1.20 1.40 2.6 3.06 4.4 (gm/cm3)

17 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 3 ธาตุและตารางธาตุ 1. อะตอมที่มีค่าพลังงาน ไอออไนเซชันและค่าอิเล็กตรอนอัฟฟิ นิตีต่า จะมีค่าอิเล็กโตรเนกาตีวิตี เป็ นอย่างไร ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 2. จงเขียนลูกศรแสดงแนวโน้มของสมบัติต่าง ๆ ของธาตุที่กาหนดให้ลงในตารางต่อไปนี้ 2.1 ธาตุ

พลังงานไอออไนเซชัน

รัศมีของอะตอม

จุดเดือด

จุดหลอมเหลว

He Ne Ar Kr Xe Rn 2.2 ธาตุ พลังงานไอออไนเซชัน อิเล็กโตรเนกาตีวิตี รัศมีของอะตอม จุดเดือด จุดหลอมเหลว Li Na K Rb Cs 2.3

18 ธาตุ พลังงานไอออไนเซชัน อิเล็กโตรเนกาตีวิตี รัศมีของอะตอม จุดเดือด จุดหลอมเหลว Be Mg Ca Sr Ba Ra 3. ธาตุ Y มีการจัดเรี ยงตัวของอิเล็กตรอน ดังนี้ 2, 8, 18, 7 ธาตุ Y ควรอยูใ่ นหมู่ใดของตารางธาตุ และมีสมบัติอย่างไร ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 4. จากอะตอมของธาตุที่กาหนดให้ดงั นี้ Li, Be, N, O, F ไอออนของอะตอมใดมีขนาดเล็กที่สุด เพราะอะไร ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 5. ธาตุ A, B, C และ D มีเลขอะตอม 19, 35, 37 และ 53 ตามลาดับ ธาตุใดเป็ นโลหะ ธาตุใดเป็ น อโลหะ ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 6. จากสิ่ งที่กาหนดให้ จงตอบคาถาม หมู่ที่ คาบที่ 2 คาบที่ 3

IA A I

IIA B J

IIIA C K

IVA D L

VA E M

VIA F N

VIIA G O

VIIIA H P

19 6.1 สารประกอบระหว่าง K กับ F ควรมีสูตรเป็ นอย่างไร ............................................................................................................................................................. 6.2 ถ้าธาตุ J กับธาตุ G รวมตัวกัน สูตรเคมีของสารประกอบคือ ............................................................................................................................................................. 6.3 ธาตุใดบ้างที่มีสมบัติเป็ นโลหะ และตัวใดเป็ นอโลหะ โลหะ: ................................................................................................................................................. อโลหะ: ...............................................................................................................................................

20 ปฏิบัติการที่ 4 ความเข้มข้นของสารละลาย และการเตรียมสารละลาย 4.1 ความเข้มข้นของสารละลาย ความเข้มข้นของสารละลาย เป็ นตัวบอกให้ทราบถึงปริ มาณของตัวถูกละลายเทียบกับสารละลาย เช่น เปอร์เซ็นต์ โมลาร์ เศษส่ วนโมล และตัวถูกละลายเทียบกับตัวทาละลาย เช่น โมแลล 4.1.1 เปอร์ เซ็นต์ (%) มี 3 หน่วย ก. เปอร์ เซ็นต์ โดยน้าหนัก/น้าหนัก (%โดยน้าหนัก) เป็ นความเข้มข้นที่บอกให้ทราบถึง น้ าหนักของตัวถูกละลายที่มีอยูใ่ นสารละลาย 100 หน่วยน้ าหนัก เช่น สารละลายเกลือแกง (NaCl) เข้มข้น 20%โดยน้ าหนัก มีความหมายดังนี้ สารละลายหนัก 100 กรัม มี NaCl หนัก 20 กรัม ตัวทาละลายหนัก 80 กรัม หรื อ ถ้าต้องการ NaCl หนัก 20 กรัม ต้องชัง่ สารละลายมาหนัก 100 กรัม หรื อ ถ้าต้องการตัวทาละลายหนัก 80 กรัม ต้องชัง่ สารละลายมาหนัก 100 กรัม หรื อ ในสาละลายที่มี NaCl หนัก 20 กรัม จะมีตวั ทาละลายหนัก 80 กรัม ข. เปอร์ เซ็นต์ โดยน้าหนัก/ปริมาตร เป็ นความเข้มข้นที่บอกให้ทราบถึง น้ าหนักของตัวถูก ละลายที่มีอยูใ่ นสารละลาย 100 หน่วยปริ มาตร เช่น กรดมด (CHOOH) เข้มข้น 25% โดยน้ าหนัก/ ปริ มาตร มีความหมายดังนี้ สารละลาย 100 cm3 มี CHOOH 25 g หรื อ ถ้าต้องการ CHOOH 25 g ต้องตวงสารละลายมา 100 cm3 ค. เปอร์ เซ็นต์ โดยน้าหนัก/ปริมาตร (%โดยปริมาตร) เป็ นความเข้มข้นที่บอกให้ทราบถึง ปริ มาตรของตัวถูกละลายที่มีอยูใ่ นสารละลาย 100 หน่วยปริ มาตร เช่น อัลกอฮอล์เข้มข้น 30% โดย ปริ มาตร มีความหมายดังนี้ ในสาละลาย 100 cm3 มีอลั กอฮอล์ 30 cm3 มีตวั ทาละลาย 70 cm3 หรื อ ถ้าต้องการอัลกอฮอล์ 30 cm3 ต้องตวงสารละลายมา 100 cm3 หรื อ ถ้าต้องการตัวทาละลาย 70 cm3 ต้องตวงสารละลายมา 100 cm3 หรื อ ถ้าต้องการอัลกอฮอล์ 30 cm3 ต้องตวงสารละลายที่มีตวั ทาละลายมา 70 cm3 4.1.2 โมลาร์ (Molarity, M) เป็ นความเข้มข้นที่บอกให้ทราบถึงจานวนโมลของตัวถูกละลายที่มีอยูใ่ นสารละลาย1 ลิตร หรื อ 1,000 ลูกบาศก์เซนติเมตร เช่น โซดาไฟ (NaOH) เข้มข้น 2.0 โมลาร์ มีความหมายดังนี้

21

หรื อ

ในสาละลาย 1 dm3 หรื อ 1,000 cm3 มี NaOH อยู่ 2.0 mol ถ้าต้องการ NaOH 2.0 mol ต้องตวงสารละลายมา 1,000 cm3

4.1.3 โมแลล (Molality, m) เป็ นความเข้มข้นที่บอกให้ทราบถึงจานวนโมลของตัวถูกละลายที่เทียบกับตัวทาละลาย หนัก 1 กิโลกรัม หรื อ 1,000 กรัม เช่น กลูโคส (C6H12O6) เข้มข้น 3.0 โมแลล หมายความว่า ในสาระลายที่มีตวั ทาละลาย 1,000 g มี C6H12O6 3.0 mol หรื อ ถ้าต้องการกลูโคส 3.0 mol ต้องชัง่ สารละลายที่มีตวั ทาละลายมา 1,000 g 4.2 การเตรียมสาละลาย C1V1 =

C2V2

เมื่อ C1 คือ ความเข้มข้นของสารละลายเดิม C2 คือ ความเข้มข้นของสารละลายที่ตอ้ งการเตรี ยม V1 คือ ปริ มาตรของสารละลายเดิม V2 คือ ปริ มาตรของสารละลายที่ตอ้ งการเตรี ยม

22 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 4 ความเข้ มข้ นของสารละลาย และการเตรียมสารละลาย 1. สารละลายกรดน้ าส้ม (CH3COOH) เข้มข้น 15%โดยน้ าหนัก มีตวั ทาละลาย 340 กรัม สารละลาย และตัวถูกละลายหนักอย่างละกี่กรัม วิธีทา

2. สารละลายกรดดินประสิ ว (HNO3) เข้มข้น 10% โดยน้ าหนัก/ปริ มาตร มีตวั ถูกละลายหนัก 300 g สารละลายจะหนักกี่กรัม (กาหนดความหนาแน่นของสารละลายเท่ากับ1.25 g/cm3) วิธีทา

3. ถ้าต้องการเตรี ยม HCl 0.23 M 250 cm3 จะต้องใช้ HCl กี่ cm3 จากสารละลาย HCl เข้มข้น 5.0 M วิธีทา

23 ปฏิบัติการที่ 5 โครงสร้ างภายในของของแข็ง ของแข็ง (solid) เป็ นสถานะหนึ่งของสสารที่รูปทรงหรื อปริ มาตรที่แน่นอน โดยไม่ข้ นึ กับ ภาชนะที่บรรจุ มีสมบัติทางกายภาพที่ข้ นึ กับโครงสร้างภายในของของแข็ง (internal structure) และ ทิศทาง หรื อกล่าวได้วา่ สมบัติทางกายภาพของของแข็งมีความเป็ นแอนไอโซโทรปี (anisotropy) ลักษณะเช่นนี้แตกต่างไปจากของเหลวและแก๊ส ในโลกนี้เต็มไปด้วยสสารที่มีสถานะเป็ นของแข็ง โดยธาตุที่พบในธรรมชาติมากกว่าร้อยละ 80 เป็ นของแข็ง ร่ างกายของมนุษย์ก็เช่นกัน ส่วนประกอบมากกว่าร้อยละ 80 เป็ นของแข็ง ในชีวิตประจาวันของเราเกี่ยวข้องกับของแข็ง มากมายหลายชนิด นักวิทยาศาสตร์สามารถจาแนกของแข็งที่มีอยูม่ ากมายตามการจัดเรี ยงอะตอม ไอออน หรื อ โมเลกุลในโครงผลึก ได้เป็ น 2 ชนิดใหญ่ ๆ คือ 1. ของแข็งผลึก (Crystalline solid) เป็ นของแข็งที่มีการจัดเรี ยงอะตอม ไอออน หรื อโมเลกุลในโครงผลึกอย่างเป็ นระเบียบ (well-ordered structure) เช่น เกลือแกง น้ าตาลทราย โลหะทุกชนิด ยกเว้นปรอท เป็ นต้น 2. ของแข็งอสัณฐาน (Amorphous substance) เป็ นของแข็งที่มีการจัดเรี ยงอะตอม ไอออน หรื อโมเลกุลในโครงผลึกอย่างไม่เป็ นระเบียบ (disordered structure) หรื อเป็ นระเบียบในระยะสั้น ๆ เช่น แก้ว ยางไม้ พลาสติก เป็ นต้น ตารางที่ 1 ความแตกต่างระหว่างของแข็งผลึกกับของแข็งอสัณฐาน ของแข็งผลึก 1. โครงสร้างภายในเป็ นระเบียบ 2. อาจพบเป็ นรู ปผลึก 3. จุดหลอมเหลวแน่นอน 4. จุดหลอมเหลว ความหนาแน่น ดัชนีหกั เห สูงกว่าของแข็งอสัณฐานที่มีองค์ประกอบ เหมือนกัน

ของแข็งอสัณฐาน 1. โครงสร้างภายในไม่เป็ นระเบียบ 2. ไม่พบเป็ นรู ปผลึก 3. จุดหลอมเหลวไม่แน่นอน แต่มีจุดอ่อนตัว ก่อนกลายเป็ นของเหลว 4. จุดหลอมเหลว ความหนาแน่น ดัชนีหกั เห ต่ากว่าของแข็งผลึกที่มีองค์ประกอบเหมือนกัน

24 อุปกรณ์ 1. ลูกปิ งปอง 4 ลูก 2. แพลูกปิ งปอง (ขนาด 5×5 ลูก) 3 แพ 3. แพลูกปิ งปอง 7 ลูก จัดเป็ นรู ปหกเหลี่ยมด้านเท่า 2 แพ 4. แพลูกปิ งปอง 6 ลูก จัดเป็ นรู ปสามเหลี่ยมด้านเท่า 2 แพ 5. ดินน้ ามันสี ต่างกัน 2 ก้อน สมมุติฐานการทดลอง เนื่องจากมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นโครงสร้างภายในของสสาร อันประกอบไปด้วยอะตอม ไอออน หรื อโมเลกุล ดังนั้นเพื่อความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของของแข็ง จึงตั้งสมมุติฐาน ว่า อะตอม ไอออน หรื อโมเลกุลของสารบริ สุทธิ์ทุกชนิดเป็ นทรงกลม ที่สามารถยึดติดกันด้วยแรง ชนิดใดชนิดหนึ่ง ซึ่งเรี ยกว่า “cohesive force” ในปฏิบตั ิการนี้จะใช้ลูกปิ งปองแทนทรงกลมดังกล่าว และศัพท์เทคนิคที่เรี ยกลูกปิ งปองแต่ละลูก คือ “โมทีฟ (motif)” ความเป็ นระเบียบของโครงสร้างจะ ปรากฏเป็ นรู ปทรงเรขาคณิ ตในสามมิติที่ซ้ า ๆ กัน หรื อเหมือนกันทัว่ ทั้งโครงสร้าง ซึ่งพิจารณาได้ 2 ลักษณะ คือ 1. จานวนโมทีฟที่ลอ้ มรอบ หรื ออยู่ติดโมทีฟใด ๆ ที่กาลังพิจารณา จะต้องมีค่าคงที่ จานวน ดังกล่าว เรี ยกว่า เลขโคออร์ดิเนชัน (coordination number) 2. หน่วยของโครงสร้างผลึกที่ประกอบด้วยจานวนโมทีฟที่นอ้ ยที่สุด และเป็ นตัวแทนของ โครงสร้างผลึกทั้งหมด เรี ยกว่า หนึ่งหน่วยเซลล์ (unit cell) การทดลอง ตอนที่ 1 การศึกษาการจัดเรียงโมทีฟใน 1 มิติ นาลูกปิ งปอง 4 ลูก มาวางเรี ยงกันอย่างมีระเบียบให้เป็ นแถว 1 แถว เท่านั้น ลักษณะเช่นนี้ เรี ยกว่า แลตทิซเส้นตรง (line lattice) ซึ่งแสดงความเป็ นระเบียบใน 1 มิติ แล้วตอบคาถามต่อไปนี้ ในรายงานปฏิบตั ิการ 1.1 ให้วาดรู ปแสดงลักษณะการจัดเรี ยงตัวของลูกปิ งปองหรื อโมทีฟ ลงในกรอบสี่ เหลี่ยม ของรู ปที่ 1 โดยวาดวงกลม 1 วง แทนลูกปิ งปอง 1 ลูก 1.2 นักศึกษาคิดว่า ถ้าลูกปิ งปองจานวนอนันต์มาเรี ยงต่อกันจะมีลกั ษณะอย่างไร ให้วาดลง ในกรอบสี่ เหลี่ยมของรู ปที่ 2 1.3 จงวาดรู ป หนึ่งหน่วยเซลล์ ของโครงสร้างเส้นตรงที่มีความเป็ นระเบียบมา 1 รู ป ให้วาด ลงในกรอบสี่ เหลี่ยมของรู ปที่ 3

25 1.4จงหาค่าร้อยละของการบรรจุในหน่วยเซลล์ ถ้ากาหนดให้ลูกปิ งปองแต่ละลูกมีรัศมี เท่ากับ r หน่วย (ร้อยละของการบรรจุ เท่ากับ อัตราส่ วนระหว่างพื้นที่ของลูกปิ งปองต่อพื้นที่ของ หน่วยเซลล์ ×100) 1.5 ความเป็ นระเบียบเชิงเส้นที่เกิดจากการเรี ยงลูกปิ งปองแบบนี้ ทาให้แต่ละลูกปิ งปองมี เลขโคออร์ดิเนชันเท่ากับเท่าใด ตอนที่ 2 การศึกษาการจัดเรียงโมทีฟใน 2 มิติ นาลูกปิ งปอง 4 ลูก มาวางเรี ยงกันให้ติดกันทั้งหมดทุกลูกในลักษณะ 2 มิติ แล้วตอบ คาถามต่อไปนี้ในรายงานปฏิบตั ิการ 2.1 จงวาดรู ปแสดงการนาลูกปิ งปอง 4 ลูก มาวางให้ชิดกันทั้งหมด ซึ่งสามารถจัดเรี ยงได้ 2 แบบ ให้วาดรู ปการจัดเรี ยงตัวทั้ง 2 แบบ ลงในกรอบสี่ เหลี่ยมของรู ปที่ 4 และ5 2.2 ในทั้งสองรู ปที่วาดมา นักศึกษาคิดว่ารู ปใด เป็ นโครงสร้างที่มีเสถียรภาพมากกว่ากัน พร้อมให้เหตุผลประกอบ 2.3 ให้ลูกศร (→) แสดงทิศทางการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจากโครงสร้างแบบหนึ่งไป เป็ นโครงสร้างอีกแบบหนึ่งด้วยตัวของมันเอง พร้อมให้เหตุผลประกอบ 2.4 นาลูกปิ งปองที่มีการจัดเรี ยงแบบชิดที่สุดที่มีความเป็ นระเบียบมา 1 แพ ซึ่งเรี ยก ลักษณะการจัดเรี ยงแบบนี้วา่ แลตติซระนาบ (plane lattice) กาหนดให้ดงั รู ปที่ 1 จะเกิดช่องว่าง สามเหลี่ยม 2 แบบเสมอ คือตาแหน่ง B และ C ซึ่งเรี ยงกันแบบแถวสลับแถว A B C

รู ปที่ 1 แพลูกปิ งปองใน 2 มิติ จุด A คือ ตาแหน่งศูนย์กลางของลูกปิ งปอง จุด B คือ ตาแหน่งกึ่งกลางของช่องว่างสามเหลี่ยมที่มีฐานอยูด่ า้ นบน จุด C คือ ตาแหน่งกึ่งกลางของช่องว่างสามเหลี่ยมที่มีฐานอยูด่ า้ นล่าง 2.5 จงปั้นดินน้ ามันขนาดเท่าปลายนิ้วก้อยสี หนึ่งวางในตาแหน่งของ B และดินน้ ามันอีกสี หนึ่งวางในตาแหน่งของ C จนเต็มทัว่ ทั้งแพปิ งปอง แล้วตอบคาถามต่อไปนี้ในรายงานปฏิบตั ิการ 2.5.1 ดินน้ ามันแต่ละสี เรี ยงกันอย่างเป็ นระเบียบหรื อไม่ 2.5.2 ให้นบั จานวนจุดหรื อตาแหน่ง A, B และ C ในหนึ่งแพ และหาอัตราส่วนของ A:B:C 2.5.3 ณ จุด B ใด ๆ จะมีเลขโคออร์ดิเนชันเท่ากับเท่าใด 2.5.4 ณ จุด C ใด ๆ จะมีเลขโคออร์ดิเนชันเท่ากับเท่าใด

26 2.5.5 จงวาดรู ป หนึ่งหน่วยเซลล์ ของระนาบที่เป็ นระเบียบ เมื่อไม่มีดินน้ ามันวางอยู่ ลงในกรอบที่จดั ไว้ให้ 2.5.6 จากข้อ 2.5.5 ถ้าให้รัศมีของลูกปิ งปองเท่ากับ r หน่วย ร้อยละของการบรรจุ เท่ากับเท่าใด ตอนที่ 3 การศึกษาการจัดเรียงโมทีฟใน 3 มิติ 3.1 ให้เอาดินน้ ามันออกจากแพปิ งปองให้หมด และเรี ยกแพปิ งปองนี้วา่ แพที่ 1 3.2 ให้นาแพปิ งปองอีกแพหนึ่ง เรี ยกว่า แพที่ 2 วางซ้อนทับบนแพที่ 1 แล้วตอบคาถาม ต่อไปนี้ในรายงานปฏิบตั ิการ 3.2.1 ในการวางแพปิ งปอง แพที่ 2 ลงบนแพที่ 1 นั้นเป็ นไปได้หรื อไม่ที่แพทั้งสองจะ เรี ยงซ้อนกันโดยจุด A ของแพที่ 1 ทับกับจุด A ของแพที่ 2 พร้อมให้เหตุผลประกอบ 3.2.2 จากข้อ 3.2.1 ดังนั้น แพที่ 2 จะต้องอยู่ในตาแหน่งใดของแพที่ 1 3.3 ให้สังเกตความแตกต่างของลูกปิ งปองที่ลอ้ มรอบจุด B และจุด C จะเห็นว่า รู ปทรง ของลูกปิ งปองที่ลอ้ มรอบจุด B เป็ นทรงเหลี่ยมสี่ หน้า (tetrahedron) ส่วนรู ปทรงของลูกปิ งปองที่ ล้อมรอบจุด C เป็ นรู ปทรงแปดหน้า (octahedron)

รู ปที่ 2 แสดงรู ปทรงเหลี่ยมสี่ หน้า (tetrahedron)

รู ปที่ 3 แสดงรู ปทรงแปดหน้า (octahedron) 3.3.1 ที่วา่ งตาแหน่ง B ของแพที่ 1 มีเลขโคออร์ดิเนชันเท่ากับเท่าใด 3.3.2 ที่วา่ งตาแหน่ง C ของแพที่ 1 มีเลขโคออร์ดิเนชันเท่ากับเท่าใด 3.4 นาแพปิ งปองอีกแพหนึ่ง เรี ยกว่า แพที่ 3 วางทับแพที่ 2 ซึ่งจะทาได้ 2 แบบ คือ

27 แบบที่ 1 : ให้แพที่ 3 วางรงกับตาแหน่ง A ของแพที่ 1 การเรี ยงแบบนี้เรี ยกว่า AB AB AB ถ้ามีการซ้อนทับกันเพิ่มมากขึ้น การจัดเรี ยงตัวของแพปิ งปองย่อมซ้อนกันไปเรื่ อย ๆ ใน ลักษณะเดิม การเรี ยงแบบนี้ เรี ยกว่า hexagonal closest packing (HCP) เนื่องจากหน่วยเซลล์ของ โครงสร้างนี้เป็ นรู ปทรงหกเหลี่ยม แบบที่ 2 : ให้แพที่ 3 วางรงกับตาแหน่ง C ของแพที่ 1 การเรี ยงแบบนี้เรี ยกว่า ABC ABC ABC ถ้ามีการซ้อนทับกันเพิ่มมากขึ้น การจัดเรี ยงตัวของแพปิ งปองย่อมซ้อนกันไปเรื่ อย ๆ ใน ลักษณะเดิม การเรี ยงแบบนี้ เรี ยกว่า cubic closest packing (CCP) และหน่วยเซลล์ของโครงสร้างนี้ เรี ยกว่า face centered cubic (FFC)

(A) FFC

(B) HCP

รู ปที่ 4 แสดงหน่วยเซลล์แบบ (A) FFC (B) HCP

28 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 5 โครงสร้ างภายในของของแข็ง ผลการทดลอง ตอนที่ 1 ศึกษาการจัดเรี ยงโมทีฟใน 1 มิติ 1.1

รู ปที่ 1 การเรี ยงโมทีฟจานวน 4 โมทีฟใน 1 มิติ 1.2

รู ปที่ 2 การเรี ยงโมทีฟจานวนอนันต์โมทีฟใน 1 มิติ 1.3

รู ปที่ 3 หน่วยเซลล์ของโครงสร้างในรู ปที่ 2 1.4 ร้อยละการบรรจุลูกปิ งปองในหน่วยเซลล์ขอ้ 1.3 ………………………………………… 1.5 ลูกปิ งปองแต่ละลูกมีโคออร์ดิเนชันเท่ากับ ………………………………………………..

29 ตอนที่ 2 ศึกษาการจัดเรี ยงโมทีฟใน 2 มิติ 2.1 นาลูกปิ งปองอิสระมา 4 ลูก มาเรี ยงกันให้แต่ละลูกติดกันทั้งหมดในลักษณะ 2 มิติ 2.1.1

รู ปที่ 4 การเรี ยงแบบที่ 1 รู ปที่ 5 การเรี ยงแบบที่ 2 2.1.2 ตอบ.................................................................................................................................. เพราะ............................................................................................................................................. ....................................................................................................................................................... 2.1.3 ตอบ.................................................................................................................................. เพราะ............................................................................................................................................. ....................................................................................................................................................... 2.2 แพลูกปิ งปองที่มีการัดแบบชิดที่สุดที่มีความเป็ นระเบียบ (plane lattice) มา 1 แพ

2.3 จงปั้นดินน้ ามันที่มีขนาดเท่าปลายนิ้วก้อย วางในตาแหน่งของ B ด้วยสี หนึ่ง และ C ด้วยอีกสี หนึ่ง จนเต็มทัว่ ทั้งแพปิ งปองแล้วตอบคาถาม 2.3.1 เป็ นระเบียบ ไม่เป็ นระเบียบ 2.3.2 line lattice ของ A = …………………………………………….….แถว line lattice ของ B = …………………………………………….….แถว line lattice ของ C = …………………………………………….….แถว A:B:C = …………………………………………….….แถว 2.3.3 เลขโคออร์ดิเนชันของจุด B = …………………………………….. 2.3.4 เลขโคออร์ดิเนชันของจุด C = …………………………………….. 2.3.5

รู ปที่ 6 หน่วยเซลล์ของแลตติซระนาบที่เป็ นระเบียบ 2.3.6 ร้อยละของพื้นที่ลูกปิ งปองต่อพื้นที่ของหน่วยเซลล์ในข้อ 2.3.5 เท่ากับ..........................

30 ตอนที่ 3 ศึกษาการจัดเรี ยงโมทีฟใน 3 มิติ 3.1 ให้เอาดินน้ ามันออกจากแพปิ งปองให้หมด เราจะเรี ยกแพปิ งปองแพนี้วา่ แพที่ 1 3.2 ให้นาแพปิ งปองอีกแพหนึ่งเรี ยกว่าแพที่ 2 วางซ้อนทับบนแพที่ 1 แล้วตอบคาถาม 3.2.1 เป็ นระเบียบ ไม่เป็ นระเบียบ เพราะ................................................................................................................................ 3.2.2 แพที่ 2 จะต้องอยูต่ าแหน่ง................................................................................ของแพที่1 3.3 ให้สังเกตความแตกต่างของลูกปิ งปองที่ลอ้ มรอบจุด B และจุด C แล้วตอบคาถาม 3.3.1 ที่วา่ งตาแหน่ง B ของแพที่ 1 มีเลขโคออร์ดิเนชัน เท่ากับ................................................. 3.3.2 ที่วา่ งตาแหน่ง C ของแพที่ 1 มีเลขโคออร์ดิเนชัน เท่ากับ................................................. 3.4 นาแพปิ งปองอีกแพหนึ่ง เรี ยกว่า แพที่ 3 วางทับบนแพที่ 2 3.4.1 หน่วยเซลล์แบบ FCC ประกอบด้วยลูกปิ งปอง.................................................... ลูก 3.4.2 หน่วยเซลล์แบบ HCP ประกอบด้วยลูกปิ งปอง.................................................... ลูก 3.4.3 หน่วยเซลล์แบบ...........จะตีแผ่เป็ นแผ่นได้ง่ายกว่าหน่วยเซลล์แบ................................... เพราะ...............................................................................................................................

31 ปฏิบัติการที่ 6 การทดสอบอัตราการแพร่ ของแก๊ส 6.1 กฎการแพร่ ผ่านของเกรแฮม (Graham’s law of effusion) โทมัส เกรแฮม ได้ทาการทดลองเปรี ยบเทียบอัตราการแพร่ ของแก๊สชนิดต่าง ๆ พบว่าอัตราการ แพร่ ของแก๊สขึ้นอยูก่ บั มวลโมเลกุลหรื อความหนาแน่นของแก๊ส คือ แก๊สที่มีมวลโมเลกุลน้อยหรื อ มีความหนาแน่นน้อยจะแพร่ ได้เร็วกว่าแก๊สที่มีมวลโมเลกุลมากหรื อมีความหนาแน่นมาก ต่อมาได้ สรุ ปเป็ นกฎว่า “เมื่ออุณหภูมิและความดันคงที่ แก๊สมีอตั ราการแพร่ ผา่ นแปรผกผันกับรากที่สอง ของความหนาแน่นของแก๊ส” เขียนความสัมพันธ์ได้ดงั นี้ R R=

1 d K d

เมื่อ R แทน อัตราการแพร่ d แทน ความหนาแน่นของแก๊ส กาหนดอัตราการแพร่ ผา่ นดังนี้ K

R1 =

d1 K

R2 =

จากกฎของแก๊สสมมติ

R1 R2

=

R1 R2

=

d1



K d2

d2 d1

PV = nRT

เมื่อ

n= PV =

จัดสมการใหม่

d2 K

g V

=

เมื่อ

d=

ดังนั้น

d=

g MW g RT MW P.MW RT g V P.MW RT

เมื่อกาหนดให้ความดันและอุณหภูมิเท่ากัน จะได้ R1 R2

=

P.MW2 / RT P.MW1 / RT

…….(1)

32 R1 R2

=

MW2 MW1

R1 R2

=

M2 M1

เมื่อ MW แทนด้วย M จะได้ …….(2)

ในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการแพร่ ของแก๊สกับมวลโมเลกุลของแก๊สสามารถ ทดลองได้โดยนาไม้ที่พนั สาลี 2 อัน อันหนึ่งชุบสารละลายแอมโมเนีย (NH3) เข้มข้น อีกอันหนึ่ง ชุบสารละลายกรดไฮโดรคลอริ ก (HCl) เข้มข้น แล้วนาไปอุดที่ปากหลอดแก้วข้างละอันดังรู ป สาลีชุบสารละลาย HCl เข้มข้น

ของแข็งสี ขาว (NH4Cl)

สาลีชุบสารละลายNH3เข้มข้น

จากรู ป โมเลกุลของแก๊สแอมโมเนียและโมเลกุลของแก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ จะแพร่ เข้าหากัน แล้วทาปฏิกิริยากันได้ของแข็งสี ขาว คือ แอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) ดังสมการ NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl(s) แต่เนื่องจากแก๊สแอมโมเนียมีมวลโมเลกุลน้อยกว่าแก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ (NH3 มีมวลโมเลกุล 17 , HCl มีมวลโมเลกุล 36.5) แก๊ส NH3 จึงแพร่ ได้เร็วกว่าแก๊ส HCl ดังนั้นจึงเกิดของแข็งสี ขาว (NH4Cl) ใกล้สาลีที่ชุบสารละลาย HCl การทดลอง หาอัตราการแพร่ ของแก๊สแอมโมเนียกับแก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ อุปกรณ์ และสารเคมี 1. หลอดแก้วยาว 60 เซนติเมตร พร้อมจุกยางปิ ด 2. ไม้บรรทัด 3. นาฬิกาจับเวลา 4. สารละลายแอมโมเนียเข้มข้น 5. สารละลายกรดไฮโดรคลอริ กเข้มข้น วิธีการทดลอง 1. นาหลอดแก้วมาขีดจุดเริ่ มต้นที่ปลายหลอดทั้งสองข้าง ให้ห่างจากปลายหลอดประมาณ 3-4 เซนติเมตร

33 2. นาสาลีมาชุบสารละลายแอมโมเนียเข้มข้นและสารละลายกรดไฮโดรคลอริ กเข้มข้น อย่างละ 1 ก้อน จากนั้นนาไปใส่ ในหลอดที่ในข้อที่ 1 ให้กอ้ นสาลีอยูท่ ี่ตาแหน่งที่ขีดไว้ 3. จับเวลาที่จุดไอของสารละลายทั้งสองทาปฏิกิริยากัน พร้อมวัดการแพร่ ของไอของแก๊สแต่ละ ชนิด บันทึกผล 4. ทาการทดลองเช่นเดิมอีก 2 ครั้ง ระยะของการแพร่

สาลีชุบสารละลาย HCl เข้มข้น

ของแข็งสีขาว (NH4Cl)

สาลีชุบสารละลายNH3เข้มข้น

34 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 6 การทดสอบอัตราการแพร่ ของแก๊ส การทดลองครั้งที่

เวลาของการเคลื่อนที่ (s)

ระยะทางของไอแก๊สเคลื่อนที่ (cm)

NH3 conc.

HCl conc.

1 2 3 เฉลี่ย

การคานวณอัตราการแพร่ ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

35 ปฏิบัติการที่ 7 การไทเทรตกรด/เบสด้วยสารละลายมาตรฐานเบส การไทเทรตกรด/เบส เป็ นกระบวนการที่สาคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อ หาปริ มาณกรดและเบสที่ทาปฏิกิริยากันพอดี แล้วนาไปใช้ในการคานวณความเข้มข้นของกรดหรื อ เบส จุดที่กรดและเบสทาปฏิกิริยากันพอดีเรี ยกว่า จุดสมมูล (equivalence point) ซึ่งจุดสมมูลของ กรดและเบสแต่ละคู่จะมี pH แตกต่างกัน ขึ้นอยูก่ บั ชนิดของกรดและเบสนั้น ๆ ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสจะได้ผลิตภัณฑ์เป็ นเกลือกับน้ าเป็ นหลัก ดังสมการ กรด + เบส → เกลือ + น้ า HCl + NaOH → NaCl + H2O H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 กรดกับเบสทาปฏิกิริยากันพอดี เรี ยกว่า ปฏิกริ ิยาสะเทิน (neutralization) เมื่อเริ่ ม กระบวนการไทเทรต pH ของสารละลายจะเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงปริ มาณของกรด และเบสในสารละลายขณะนั้น ถ้าศึกษาการเปลี่ยนแปลง pH ของสารละลาย (โดยการคานวณหรื อใช้เครื่ องวัด pH ) สารละลายมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้น จะได้กราฟไทเทรชัน ซึ่งกราฟไทเทรชันนี้ นอกจากจะทา ให้ทราบว่าการไทเทรตกรด-เบส คู่น้ นั ๆ จะทาได้หรื อไม่ แล้วยังทาให้ทราบว่าเราควรเลือกใช้อินดิ เคเตอร์ชนิดใดอีกด้วย ดังรู ปที่ 1

10 9 8 pH 7 6 5 4

x

จุดสมมูล pH = 7

50 25 ปริ มาตร NaOH, mL รู ปที่ 1 กราฟแสดงการไทเทรต HCl เข้มข้น 0.10 M ปริ มาตร 25.00 mL กับ NaOH เข้มข้น 0.10 M

36 การเลือกใช้อินดิเคเตอร์จะเลือกอินดิเคเตอร์ชนิดที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนแปลงสี ที่ เท่ากับหรื อใกล้เคียงกับจุดสมมูลมากที่สุด เพื่อความถูกต้องสาหรับคานวณความเข้มข้นของสาร ตัวอย่าง กรณี กรดแก่ HCl ไทเทรตกับเบสแก่ NaOH (รู ปที่ 1) จุดสมมูลมี pH = 7 ตามตารางที่ 1 พบว่าช่วง pH ของการเปลี่ยนสี ของโบรโมไทมอลบลู (bromothymol blue) ในช่วง pH ของ สารละลายเป็ นกรดมีสีเหลือง (pH < 6.2) และเมื่อสารละลายถึงจุดสมมูล pH = 7 และถ้า pH ของ สารละลายเข้าใกล้หรื อมากกว่า 7.6 สารละลายจะค่อย ๆ เปลี่ยนเป็ นสี ฟ้าหรื อน้ าเงิน การทดลองต้อง ยุติลง เรี ยกจุดนี้วา่ จุดยุติ (end point) ดังนั้นจุดยุติตอ้ งมีค่าใกล้เคียงหรื อเท่ากับจุดสมมูล จะทา ให้ผลการวิเคราะห์ถูกต้องและแม่นยา สารละลายมาตรฐานและสารมาตรฐาน สารละลายมาตรฐานและสารมาตรฐานมีความสาคัญที่สุดของกระบวนการไทเทรต เพราะ เป็ นสารตั้งต้นของการทดลอง และนาไปใช้จนถึงขั้นสุ ดท้ายของการคานวณความเข้มข้นของ ตัวอย่าง ดังนั้นสารละลายมาตรฐานจึงต้องเตรี ยมมาจากสารมาตรฐาน สารมาตรฐานจัดเป็ น 2 กลุ่ม คือ 1. สารมาตรฐานปฐมภูมิ (primary standard) คือ สารที่มีความเสถียรสูง เมื่อได้รับความ ร้อนหรื อแสง หรื ออกซิเจนในอากาศแล้ว จะไม่เปลี่ยนแปลงง่ายและจะไม่ระเหยงาย มีน้ าหนัก โมเลกุลสู ง ได้แก่ Na2CO3, KHC8H4O4 (หรื อ KHP) เป็ นต้น 2. สารมาตรฐานทุติยภูมิ (secondary standard) คือ สารมาตรฐานที่มีคุณสมบัติไม่ครบตม สารมาตรฐานปฐมภูมิ ได้แก่ HCl, NaOH เป็ นต้น การเตรี ยมสารละลายมาตรฐานจากสารมาตรฐานทุติยภูมิ เช่น HCl และ NaOH จะต้องมา ทาให้สารมาตรฐานที่เตรี ยมนั้นมีระดับความน่าเชื่อถือสู งขึ้นและทราบความเข้มข้นที่ถูกต้อง แน่นอน โดยนามาทาปฏิกิริยากับสารมาตรฐานปฐมภูมิ วิธีการดังกล่าวนี้เรี ยกว่าการทาให้ เป็ น มาตรฐาน (standardization) NaOH เป็ นสารมาตรฐานทุติยภูมิ เพราะว่า NaOH สามารถดูดความชื้นในอากาศได้ง่าย มากขณะชัง่ น้ าหนัก น้ าหนักจะผิดไปจากความจริ งมาก และ NaOH ยังทาปฏิกิริยากับ CO2 ใน อากาศได้ง่ายเนื่องจาก CO2 มีฤทธิ์เป็ นกรด ดังนั้นการเตรี ยมสารละลายมาตรฐาน NaOH จะได้ ความเข้มข้นที่ไม่แน่นอน จึงต้องหาความเข้มข้นที่แน่นอนก่อนการใช้ทุกวัน

37 ตารางที่ 1 กรด/เบส อินดิเคเตอร์ที่สาคัญบางชนิด Common Name Thymol blue Methyl yellow Methyl orange Bromocresol green Methyl red Bromocresol purple Bromothymol blue Phenol red Cresol purple Phenolphthalein Thymolphthalein Alizarin yellow GG

Transition Range, pH 1.2-2.8 8.0-9.6 2.9-4.0 3.1-4.4 3.8-5.4 4.2-6.3 5.2-6.8 6.2-7.6 6.8-8.4 7.6-9.2 8.3-10.0 9.3-10.5 10-12

pKa1 1.654 8.904 3.464 4.664 5.004 6.124 7.104 7.814

Color Change2 R-Y Y-B R-Y R-O Y-B R-Y Y-P Y-B Y-R Y-P C-R C-B C-Y

Indicator Type3 1 2 2 1 2 1 1 1 1 1 1 2

1 At ionic strength of 0.1 2 B = blue; C = colorless; O = orange; P = purple; R = red; Y = yellow 3 (1) Acid type : HIn + H2O H3O+ + In(2) Base type : In + H2O InH+ + OH4 For the reaction InH+ + H2O

H3O+ + In

การเตรียมสารละลายมาตรฐาน 0.05 M NaOH จานวน 250 mL วิธีคานวณ น้ าหนักโมเลกุลของ NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 gmol-1 สารละลาย 1000 mL มี NaOH 0.05 mol × 40 gmol-1 = 2 g สารละลาย 250 mL มี NaOH 2 g × 250 mL = 0.5 g 1000 mL ดังนั้นชัง่ NaOH หนักประมาณ 0.5 g ละลายน้ ากลัน่ จนครบปริ มาตร 250 mL จะได้สารละลาย NaOH เข้มข้นประมาณ 0.05 M

38

การทาให้ เป็ นมาตรฐานของสารละลายมาตรฐาน NaOH (Stadardization) การทาให้เป็ นมาตรฐานของสารละลายเบสหรื อการหาความเข้มข้นที่แน่นอนของ สารละลายมาตรฐานเบส นิยมใช้โพแทสเซียมไฮโดรเจนพาทาเลท (potassium hydrogen phthalate, KHC8H4O4 เขียนโดยย่อเป็ น KHP) หรื อโพแทสเซียมไฮโดรเจนไอโอเดท ((potassium hydrogen iodate, KHIO3) ซึ่งเป็ นสารปฐมภูมิที่มีความบริ สุทธิ์สูง มีน้ าหนักโมเลกุลสู ง มีความเสถียรสู ง มี สมบัติเป็ นกรดอ่อน แต่เข้าทาปฏิกิริยากับ NaOH ได้ดีและเร็ว ตัวอย่างการคานวณ จากการทดลองชัง่ KHP หนัก 0.1250 g ไทเทรตกับ NaOH โดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็ นอินดิ เคเตอร์ เมื่อถึงจดยุติสารละลายจะเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็ นสี ชมพู ปรากฏว่าใช้ NaOH ไป 12.55 mL KHP ทาปฏิกิริยากับ NaOH ดังสมการ KHC8H4O4 + NaOH → Na KC8H4O4 + H2O 1 mol 1 mol น้ าหนักสู ตรของ KHP = 204.2 g mol-1 จานวนโมลของ KHP ที่เข้าทาปฏกิริยา = 0.1250 g = 6.121 × 10-4 204.2 g mol-1 จากสมการ KHP 1 mol ทาปฏิกิริยาพอดีกบั NaOH 1 mol ดังนั้น KHP 6.121 × 10-4 mol ทาปฏิกิริยาพอดีกบั NaOH 6.121 × 10-4 mol สารละลาย 12.55 mL มี NaOH 6.121 × 10-4 × 1000 mol = 0.0488 mol 12.55 ดังนั้นสารละลาย NaOH เข้มข้น 0.0488 M อุปกรณ์ 1)บิกเกอร์ ขนาด 50 mL 2)บิวเรต 3)ปิ เปต 4)ขวดวัดปริ มาตร 5)ขวดน้ ากลัน่ 6)ขวดรู ปชมพู่ 7)ลูกยาง

39 สารเคมี 1)โซเดียมไฮดรอกไซด์ (sodium hydroxide, NaOH) 2)โพแทสเซียมไฮโดรเจนพาทาเลท (potassium hydrogen phthalate, KHP) 3)ฟี นอล์ฟทาลีน (phenolphthalein) 4)ตัวอย่างน้ าส้มสายชู (distilled vinegar) ตอนที่ 1 การเตรียมสารละลายมาตรฐานเบส การทดลอง 1. การเตรียมสารละลาย 0.05 M NaOH 250 mL ชัง่ NaOH ประมาณ 0.5 g (ที่ได้จากการคานวณแล้ว) ใส่ลงในบิกเกอร์ขนาด 50 mL บันทึกน้ าหนัก NaOH ละลาย NaOH โดยเทน้ ากลัน่ ประมาณ 25-30 mL คนสารละลายเพื่อให้เม็ด NaOH ละลายจนหมด ขณะคนสารละลายจะมีสีขาวขุ่นและมีความร้อนเกิดขึ้น คนสารละลายต่อไป ความร้อนจะค่อย ๆ ลดลง สารละลายจะใสขึ้น เทสารละลาย NaOH ลงในขวดวัดปริ มาตรขนาด 250 mL ซึ่งใส่ น้ ากลัน่ ไว้ก่อนแล้ว ประมาณ 100 mL หรื อครึ่ งหนึ่งของขวดวัดปริ มาตร ต่อจากนั้น ใช้กระบอกฉี ดน้ ากลัน่ ฉี ดล้างบิกเกอร์ให้สะอาดหลาย ๆ ครั้ง จนแน่ใจว่าล้าง NaOH ลงในขวดวัด ปริ มาตรจนหมด เติมน้ ากลัน่ จนครบปริ มาตร 250 mL ผสมสารละลายเป็ นเนื้อเดียวกันโดยปิ ดจุก ขวดวัดปริ มาตรแล้วคว่าขึ้นและลงในแนวดิ่ง จะได้สารละลาย NaOH เข้มข้นประมาณ 0.05 M 2. การทาให้ เป็ นมาตรฐานของสารละลายมาตรฐาน NaOH (Standardization) ชัง่ KHP แบบผลต่าง น้ าหนักประมาณ 0.1 g จานวน 3 ตัวอย่าง ใส่ลงในขวดรู ปชมพู่ บันทึกน้ าหนักที่แน่นอนของ KHP เติมน้ ากลัน่ ลงไปประมาณ 25-30 mL เขย่าจน KHP ละลาย ถ้า ไม่ละลายให้นาไปอุ่นที่อุณหภูมิ 60-70C เติมฟี นอฟทาลีนประมาณ 2-3 หยด ไทเทรตสารละลาย KHP กับสารละลายมาตรฐาน NaOH เมื่อถึงจุดยุติสารละลายจะเปลี่ยนเป็ นสี ชมพูอ่อน บันทึก ปริ มาตร NaOH ที่ใช้ เพื่อนาไปคานวณความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลายมาตรฐาน NaOH ต่อไป

40

รู ปที่ 2 การจัดอุปกรณ์การไทเทรต ตอนที่ 2 การประยุกต์ หาปริมาณกรดแอซีติกในน้าส้ มสายชู น้ าส้มสายชู (distilled vinegar) เป็ นเครื่ องปรุ งรสสาหรับอาหารหลากหลายชนิดและรู ้จกั กันแพร่ หลายมานานแล้ว องค์ประกอบที่สาคัญในน้ าส้มสายชูคือกรดแอซีติกหรื อกรดน้ าส้ม สู ตร ทางเคมีคือ CH3COOH หรื ออาจเขียนเป็ น HOAc มีสมบัติเป็ นกรดอ่อน ค่าคงที่การแตกตัว (Ka) เท่ากับ 1.75 × 10-5 น้ าส้มสายชูที่วางขายในท้องตลาดมีความเข้มข้นประมาณ 5-6 % w/v หรื อ 0.8-1 M และมีค่า pH ประมาณ 2.4 เมื่อละลายน้ าจะแตกตัวให้ H+ ดังสมการ CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ การทดลอง 1. เจือจางสารละลายตัวอย่างโดยปิ เปตตัวอย่างน้ าส้มสายชูจานวน 5 mL ลงในขวดวัด ปริ มาตรขนาด 100 mL เติมน้ ากลัน่ จนถึงขีดวัดปริ มาตร แล้วคว่าขึ้นและลงในแนวดิ่งจนสารละลาย เป็ นเนื้ อเดียวกันต่อจากนั้นปิ เปตน้ าส้มสายชูมา 25 mL จานวน 3 ตัวอย่าง ใส่ลงในขวดรู ปชมพู่ เติมฟี นอฟทาลีนประมาณ 2-3 หยด ไทเทรตสารละลายมาตรฐาน NaOH เมื่อถึงจุดยุติสารละลายจะ เปลี่ยนเป็ นสี ชมพูอ่อน คานวณปริ มาณกรดแอซีติกในน้ าส้มสายชูในหน่วย % w/v (กรณี น้ ีหมายถึง g/100 mL)

รู ปที่ 3 วิธีการปิ เปตสารละลาย

41

ตัวอย่างการคานวณ น้ าส้มสายชู 5.00 mL เจือจางเป็ น 100 mL ปิ เปตน้ าส้มเจือจาง 25.00 mL เติมฟี นอฟทาลีน ไทเทรตด้วยสารละลายมาตรฐาน 0.0488 M NaOH ไป 21.50 mL CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O 1 mol 1 mol จากสมการ NaOH 1 mol ทาปฏิกิริยาพอดีกลับ CH3COOH 1 mol จานวนโมลของ NaOH = 21.50 mL × 0.0488 mol = 1.049 × 10-3 mol 1000 mL (A) คานวณปริ มาณ CH3COOH ในสารละลายน้ าส้มเจือจาง สารละลายน้ าส้มเจือจาง 25 mL มีกรด CH3COOH = 1.049 × 10-3 mol × 60 g mol-1 = 6.294 × 10-2 g และสารละลายน้ าส้มเจือจาง 100 mL มีกรด CH3COOH = 6.294 × 10-2 g × 100 mL 25 mL = 0.2518 g (B) ปริ มาณ CH3COOH ที่มีอยูใ่ นตัวอย่างน้ าส้มสายชู (ที่ยงั ไม่ได้เจือจาง) ตัวอย่างน้ าส้มสายชู 5 mL มีกรด CH3COOH = 0.2518 g ตัวอย่างน้ าส้มสายชู 100 mL มีกรด CH3COOH = 0.2518 g × 100 mL 5 mL = 5.04 g ปริ มาณกรดแอซีติกในน้ าส้มสายชู = 5.04 % w/v

42 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 7 การไทเทรตกรด/เบสด้ วยสารละลายมาตรฐานเบส ตอนที่ 1 การหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย NaOH ข้ อมูล 1 น้ าหนัก KHP + ภาชนะบรรจุ เริ่ มต้น 2 น้ าหนัก KHP + ภาชนะบรรจุ สุดท้าย 3 น้ าหนัก KHP ที่ใช้ 4 ปริ มาตรสุดท้ายของ NaOH 5 ปริ มาตรเริ่ มต้นของ NaOH 6 ปริ มาตร NaOH ที่ใช้ 7 Molarity ของ NaOH 8 Molarity เฉลี่ย

(g) (g) (g) (cm3) (cm3) (cm3) (M) (M)

ครั้งที่ 1

ครั้งที่ 2

-

-

0.2100

0.2091

-

-

25.5

24.3

1.คํานวณ=.........โมลต่อลิตร 2.คํานวณ=.........โมลต่อลิตร

เฉลี่ย (1+2) =...................โมลต่อลิตร 2

ตอนที่ 2 การหาปริ มาณกรดแอซีติกในน้ าส้มสายชู ข้ อมูล 1 ปริ มาตรสุดท้ายของ NaOH (cm3) 2 ปริ มาตรเริ่ มต้นของ NaOH (cm3) 3 ปริ มาตร NaOH ที่ใช้ (cm3) 4 น้ าหนัก CH3COOH ในสารละลายน้ าส้มเจือจาง (g) 5 น้ าหนัก CH3COOH ในน้ าส้มสายชู (ที่ยงั ไม่ได้เจือจาง(g) 6 ปริ มาณกรดแอซีติกในน้ าส้มสายชู (% w/v) 7 ปริ มาณกรดแอซีติกเฉลี่ย (% w/v)

ครั้งที่ 1

ครั้งที่ 2

-

-

-

-

35.5

34.9

1.คํานวณ..........กรัม 2.คํานวณ...........กรัม 1.คํานวณ..........กรัม 2.คํานวณ..........กรัม 1.คํานวณ............%

2.คํานวณ............%

ค่าเฉลี่ย (1+2)=..............%(w/v) 2

43 วิธีการคานวณ ตอนที่ 1 การหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย NaOH (ครั้งที่ 1) …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… ตอนที่ 2 การหาปริ มาณกรดแอซีติกในน้ าส้มสายชู (ครั้งที่ 1) …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… สรุปและวิจารณ์ …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..…………………

44 ปฏิบัติการที่ 8 การไทเทรตกรด/เบสด้วยสารละลายมาตรฐานกรด กรดไฮโดรคลอริ ก (HCl) เป็ นสารมาตรฐานทุตติยภูมิ เพราะว่า HCl เป็ นกรดที่ระเหยง่าย การเก็บรักษา HCl เข้มข้นจึงเก็บไว้ในตูด้ ูดควันเสมอ การเตรี ยมสารละลายมาตรฐาน HCl จะได้ ความเข้มข้นที่ไม่แน่นอน จึงต้องทาให้เป็ นมาตรฐาน (standardization) เพื่อคานวณหาความเข้มข้น ที่แน่นอนก่อนการใช้งานทุกวัน การเตรียมสารละลายมาตรฐาน 0.1 M HCl จานวน 500 mL การเตรี ยมสารละลายมาตรฐาน 0.1 M HCl จานวน 500 mL ต้องเตรี ยมจากกรด HCl เข้มข้น โดยทราบข้อมูลจากฉลากข้างขวดซึ่งระบุไว้ดงั นี้ ความเข้มข้น 37% w/w ความหนาแน่น 1.187 g/mL น้ าหนักโมเลกุล 36.5 g/mol เริ่ มแรกนักศึกษาผูเ้ ตรี ยมจะต้องคานวณเพื่อที่จะทราบว่าต้องตวงปริ มาตรกรด HCl เข้มข้นที่จะ นามาใช้เพื่อเจือจางให้ได้ความเข้มข้น 0.1 M ตามความต้องการ วิธีคานวณ กรด HCl เข้มข้นมีความหนาแน่น 1.187 g/mL หมายความว่า กรด HCl เข้มข้น หนัก 1.187 g มีปริ มาตร 1 mL ดังนั้นกรด HCl เข้มข้น หนัก 100 g มีปริ มาตร 1 mL × 100 g = 84.25 mL 1.187 g กรด HCl มีความเข้มข้น 37% w/w หมายความว่า กรด HCl เข้มข้น หนัก 100 g มีเนื้อกรด HCl หนัก 37 g ดังนั้นสารละลาย 84.25 mL มีเนื้อกรด HCl หนัก 37 g คิดเป็นโมล(mol) = 37 g = 1.01 mol 36.5 g./mol -1 36.5 gmol mL xmol 1.01 mol สารละลาย 1000 mL มีเนื้อกรด HCl หนัก 37 g × 1000 mL หรือ = 1,000 = 12.03 84.25 mL 36.5 gmol-1× 84.25 mL = 12.03 mol ดังนั้น กรด HCl เข้มข้นจะมีค่าเท่ากับ 12.03 M

45 การเจือจางสารละลายสามารถใช้สูตรต่อไปนี้

สูตร แทนค่า

C เข้มข้น V เข้มข้น (12.03M) V เข้มข้น V เข้มข้น

=

C เจือจาง V เจือจาง

= =

(0.1 M) (500 mL) 4.16 mL

ดงัน้นัจะตอ้งตวงกรด HCl เขม้ขน้ 4.16 mL เจือจางใหไ้ดป้ริ มาตร 500 mL จะได้ สารละลายกรด HCl เขม้ขน้ 0.1 M สารละลาย HCl เป็ นสารมาตรฐานทุติยภูมิ เพราะ HCl ระเหย ง่าย ความเขม้ขน้ที่คานวณไดเ้ป็ นความเขม้ขน้โดยประมาณ จึงไม่จาเป็ นตอ้งตวงให้ได้ 4.16 mL พอดี และ HCl เขม้ขน้ จะมีความหนืดสูง การตวงใหไ้ดป้ริ มาตรดงักล่าวพอดีจะทาไดย้าก ในทาง ปฏิบตัิจึงตวงกรด HCl เขม้ขน้ดว้ยกระบอกตวง ปริ มาตรพอประมาณ 4 mL เทลงในน้ากลนั่ ประมาณ 100 mL ที่เตรี ยมไวใ้นบิกเกอร์ขนาด 250 mL คนสารละลายใหผ้สมเป็ นเน้ื อเดียวกนัก่อน จึงเทลงในขวดวดัปริ มาตรขนาด 500 mL ฉี ดลา้งบิกเกอร์ ดว้ยน้ากลนั่หลาย ๆ คร้ัง เทรวมลงในขวด วดัปริ มาตร แลว้จึงปรับปริ มาตรใหถ้ึงขีด 500 mL และนาไปทาใหเ้ป็ นมาตรฐานเพื่อใหไ้ดค้วาม เขม้ขน้ที่แน่นอนก่อนนาไปใชง้าน การทาให้ เป็ นมาตรฐานของสารละลายมาตรฐาน HCl การทาใหเ้ป็ นมาตรฐานหรื อการหาความเขม้ขน้ที่แน่นอนของ HCl ไดด้ว้ยการไทเทรตกบั โซเดียมคาร์บอเนต (sodium carbonate, Na2CO3, MW = 106) ซ่ ึงเป็ นสารมาตรฐานปฐมภูมิ โดย โซเดียมคาร์บอเนตเป็ นเกลือที่ละลายน้าแลว้มีฤทธ์ ิเป็ นกรดอ่อน (weak acid) ซ่ ึงทาปฏิกิริยากบั HCl ดงัสมการ Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O 1 mol 2 mol สมมติชงั่ Na2CO3 0.2105 g ไทเทรตพอดีกบั HCl 35.50 mL การคานวณ Na2CO3 ใช้ไปจานวน 0.2105 g

mol = g/MW

= 0.2105 g/106 gmol-1 = 1.986 × 10-3 mol =0.001986 mol Na2CO3 1 mol ทาปฏิกิริยาพอดีกบั HCl 2 mol Na2CO3 1.986 × 10-3 mol ทาปฏิกิริยาพอดีกบั HCl 2× 1.986 × 10-3 = 3.972 × 10-3 mol 0.003972 mol

46 0.003972 mol

HCl 35.5 mL มีเนื้อกรด HCl 1000 mL มีเนื้อกรด ดังนั้น สารละลาย HCl เข้มข้น

3.972 × 10-3 mol 3.972 × 10-3 mol × 1000 mL = 0.1119 mol 35.5 mL = 0.1119 M

อุปกรณ์ 1)บิกเกอร์ ขนาด 50 mL 2)บิวเรต 3)ปิ เปต 4)ขวดวดัปริ มาตร 1) ขวดน้ากลนั่ 2) ขวดรู ปชมพู่ 3) ลูกยาง 4) แท่งแกว้คนสารละลาย 5) กระดาษกรอง 6) เครื่ องชง่ั ทศนิยม 3 ตาแหน่ง สารเคมี 1)กรดไฮโดรคลอริ กเขม้ขน้ (hydrochloric acid, conc. HCl) 2)โซเดียมคาร์บอเนต (sodium carbonate, Na2CO3) 3) เมธิลออเรนจ์ (methyi orange) 4) ตวัอยา่งผงฟู (baking powder) ตอนที่ 1 การเตรียมสารละลายมาตรฐานกรด การทดลอง 1. การเตรียมสารละลาย 0.1 M HCl 500 mL เทน้ากลนั่ลงในบิกเกอร์ขนาด 250 mL ประมาณ 100 mL แลว้ตวงกรด HCl เขม้ขน้ ประมาณ 4 mL ดว้ยกระบอกตวง เทลงในน้ากลนั่อยา่งชา้ ๆ โดยเอียงบิกเกอร์ประมาณ 45 (เทกรด ลงน้า หา้มเทน้าลงกรด เพราะวา่กรดจะฟุ้งกระจายอาจเป็ นอนัตรายได)้ ต่อจากน้นัคนสารละลาย แลว้เทลงขวดวดัปริ มาตรขนาด 500 mL ฉี ดลา้งบิกเกอร์ดว้ยน้ากลนั่หลาย ๆ คร้ัง และเทรวมใน ขวดวดัปริ มาตร แลว้เติมน้ากลนั่จนถึงขีดบอกปริ มาตร 500 mL ผสมสารละลายใหเ้ป็ นเน้ือเดียวกนั

47 โดยปิ ดจุกขวดวัดปริ มาตรแล้วคว่าขึ้นและลงในแนวดิ่ง จะได้สารละลาย HCl เข้มข้นประมาณ 0.1 M 2. การทาให้ เป็ นมาตรฐานของสารละลายมาตรฐาน HCl (Standardization) ชัง่ Na2CO3 แบบผลต่างประมาณ 0.2 กรัม ใส่ลงในขวดรู ปชมพู่ จานวน 3 ตัวอย่าง โดย บันทึกน้ าหนักที่แน่นอนทศนิยม 3 ตาแหน่ง เติมน้ ากลัน่ ลงไปประมาณ 25-30 mL แกว่งขวดจน สารละลายหมด เติมเมธิลออเรนจ์ 2-3 หยด นาไปไทเทรตกับกรดไฮโดรคลอริ กที่เตรี ยมไว้ในข้อ 1 สังเกตดูเมื่อสารละลายเริ่ มเปลี่ยนสี จากสี เขียวเป็ นสี เทา ให้นาสารละลายไปอุ่น ที่อุณหภูมิประมาณ 70-80C ประมาณ 2-3 นาที เพื่อไล่แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากปฏิกิริยาออกไปให้หมด ถ้า สารละลายมีสีเขียวให้นาไปไทเทรตต่อจนสารละลายเปลี่ยนเป็ นสี เทา แสดงว่าถึงจุดยุติ (ถ้าเป็ นสี ม่วงแสดงว่าเกินจุดยุติ) จดปริ มาตรของกรดไฮโดรคลอริ กที่ใช้ นาไปคานวณหาความเข้มข้นของ กรดไฮโดรคลอริ ก ตอนที่ 2 การประยุกต์ หาปริมาณเบสในผงฟู ผงฟู (baking powder) เป็ นวัตถุเจือปนอาหารที่ใช้แพร่ หลายเพื่อให้เกิดความนุ่มอร่ อยและ น่ารับประทาน เช่น ขนมถ้วยฟู ขนมปัง เป็ นต้น มีองค์ประกอบที่สาคัญคือ โซเดียมไฮโดรเจน คาร์บอเนต (NaHCO3) เมื่อไทเทรตด้วยกรดไฮโดรคลอริ ก จะได้ปฏิกิริยาดังสมการ NaHCO3 + HCl → H2CO3 + NaCl NaHCO3 เป็ นเบส ณ จุดเริ่ มต้นสารละลายมี pH 8.3 เมื่อไทเทรตไปถึจุดยุติได้ผลิตภัณฑ์เป็ น H2CO3 จึงมีสมบัติเป็ นกรด มี pH 3.8 ดังนั้นจึงเลือกใช้เมธิลออเรนจ์เป็ นอินดิเคเตอร์ มีช่วงเปลี่ยนสี ที่ pH 4.4-3.1 จากช่วงเบสสี เหลือง ไปช่วงกรดสี แดงหรื อส้มอมแดง ผงฟูนอกจากมี NaHCO3 เป็ นองค์ประกอบหลักแล้ว อาจจะมีส่วนประกอบอื่นที่เป็ นเบส ผสมอยู่ เช่น Na2CO3 ซึ่งทาปฏิกิริยากับสารละลายมาตรฐานกรดได้เช่นเดียวกัน การรายงานผลจะ คานวณหาปริ มาณเบสในผงฟูในรู ปของ NaHCO3 ในหน่วย %w/w การทดลอง บันทึกข้อมูลเบื้องต้นและรายละเอียดต่าง ๆ จากฉลากบนซองหรื อขวดตัวอย่างผงฟู ชัง่ ตัวอย่างผงฟูให้ได้น้ าหนักที่แน่นอนประมาณ 0.5 กรัม โดยตักสารใส่บิกเกอร์ ขนาด 50 mL จานวน 3 ตัวอย่าง ละลายด้วยน้ ากลัน่ ประมาณ 40-50 mL คนสารละลายด้วยแท่งแก้ว ตัวอย่างผงฟูละลาย น้ าได้ไม่หมด ทาให้สารละลายมีสีขาวขุ่นเพราะผงฟูในทางการค้ามีส่วนผสมอื่น ๆ อยูด่ ว้ ย เช่น แป้ง เป็ นต้น ดังนั้นจึงต้องกรองสารตัวอย่างด้วยกระดาษกรองโดยเทเฉพาะส่ วนใสผ่านกระดาษ กรองลงในขวดรู ปชมพู่ ต่อจากนั้นฉี ดน้ ากลัน่ ล้างบิกเกอร์แล้วเทสารละลายรวมทั้งตะกอนผ่าน

48 กระดาษกรองลงไปรวมในขวดรู ปชมพู่ โดยฉี ดน้ากลนั่ลา้งหลาย ๆ คร้ังจนบิกเกอร์สะอาด ปริ มาตร รวมสุดทา้ยประมาณ 50-60 mL เติมเมธิลออเรนจล์งไป 2-3 หยด ไทเทรตดว้ยสารละลายมาตรฐาน HCl ที่เตรี ยมไวใ้นตอนที่ 1 จนถึงจุดยตุิสารละลายจะเปลี่ยนจากสี เหลืองไปเป็ นสี แดงหรื อส้มอม แดง บนัทึกปริ มาตร HCl ที่ใชไ้ปคานวณหา %w/w NaHCO3 ในผงฟู ตัวอย่างการคานวณ ชงั่ตวัอยา่งผงฟูมา 0.5237 g ละลายน้ากลนั่ประมาณ 50 mL ไทเทรตดว้ยสารละลาย มาตรฐาน HCl เขม้ขน้ 0.1000 M โดยใชเ้มธิลออเรนจเ์ป็ นอินดิเคเตอร์ เมื่อถึงจุดยุติใชป้ริ มาตรไป 12.60 mL จงคานวณหาปริ มาณผงฟูในรู ปของ NaHCO3 ในหน่วย %w/w NaHCO3 + HCl → H2CO3 + NaCl จากสมการ HCl 1 mol ทาปฏิกิริยาพอดีกบั NaHCO3 1 mol การทดลองนี้ใช้ HCl ไป = 0.1000 M × 12.60 mL = 1.260 × 10-3 mol ดังนั้นจึงมี NaHCO3 ในผงฟู = 1.260 × 10-3 mol × MW ของ NaHCO3 (คิดเป็นกรัม) = 1.260 × 10-3 mol × 84 g mol = 0.1058 g ผงฟู 0.5237 g มี NaHCO3 อยู่ 0.1058 g ผงฟู 100 g มี NaHCO3 อยู่ 0.1058 × 100 = 20.21 g 0.5237 ดังนั้นผงฟูมี NaHCO3 อยู่ 20.21 %w/w

49 ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 8 การไทเทรตกรด/เบสด้ วยสารละลายมาตรฐานกรด ตอนที่ 1 การหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย HCl ข้ อมูล 1 น้ าหนัก Na2CO3 + ภาชนะบรรจุ เริ่ มต้น 2 น้ าหนัก Na2CO3+ ภาชนะบรรจุ สุดท้าย 3 น้ าหนัก Na2CO3 ที่ใช้ 4 ปริ มาตรสุดท้ายของ HCl 5 ปริ มาตรเริ่ มต้นของ HCl 6 ปริ มาตร HCl ที่ใช้ 7 Molarity ของ HCl 8 Molarity เฉลี่ย

(g) (g) (g) (cm3) (cm3) (cm3) (M) (M)

ครั้งที่ 1

ครั้งที่ 2

-

-

-

-

0.2211

0.2001

-

-

-

-

13.5

12.8

1.คํานวณ............mol/L 2.คํานวณ............mol/L เฉลี่ย (1+2) =.................................mol/L 2

ตอนที่ 2 การหาปริ มาณเบสในผงฟู ข้ อมูล 1 ปริ มาตรสุดท้ายของ HCl 2 ปริ มาตรเริ่ มต้นของ HCl 3 ปริ มาตร HCl ที่ใช้ 4 น้ าหนัก NaHCO3 ในผงฟู 5 ปริ มาณ NaHCO3 ในผงฟู 6 ปริ มาณ NaHCO3 เฉลี่ย

(cm3) (cm3) (cm3) (g) (% w/w) (% w/w)

ครั้งที่ 1

ครั้งที่ 2

-

-

-

-

15.5

14.8

0.5200

0.5120

1.คํานวณ...............% 2.คํานวณ...............% เฉลี่ย (1+2) =..............................% 2

50 วิธีการคานวณ ตอนที่ 1 การหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย HCl (ครั้งที่ 1) …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… ตอนที่ 2 การหาปริ มาณ NaHCO3 ในผงฟู (ครั้งที่ 1) …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… สรุปและวิจารณ์ …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..………………… …………………………………………………………………………………..…………………

51

ปฏิบัติการที่ 9 การหาน้าหนักโมเลกุลของสารที่ไม่ ระเหยและไม่ แตกตัวในตัวทาละลายโดยวิธีหาจุดเยือกแข็ง จากกฎของราอูลต์ (Raoult’s law) กล่าวว่า สาหรับสารละลายอุดมคติน้ นั ความดันไอของ ตัวทาละลาย จะลดลงเป็ นสัดส่ วนโดยตรงกับเศษส่ วนโมลของตัวทาละลาย ทั้งนี้ตวั ถูกละลายจะไม่ แตกตัวและไม่สามารถระเหยได้ ดังสมการ PA PA 0 PA XA

เมื่อ

= = =

PA0XA

=

…… (1)

ความดันไอของตัวทาละลาย A บริ สุทธิ์ ความดันไอของตัวทาละลาย A ในสารละลาย เศษส่วนโมลของ A

ถ้าตัวถูกละลายแตกตัวได้ จะเกิดอันตรกิริยา (interaction) ระหว่างอนุภาค สารละลายนั้น จะไม่ใช่สารละลายอุดมคติ และถ้าสารละลายระเหยได้ จะทาให้ความดันไอเหนือสารละลายมีความ ดันไอรวม อันเนื่ องมาจากตัวถูกละลายด้วย นัน่ คือ ความดันไอจะไม่เป็ นไปตามสมการที่(1) ในกรณีที่ระบบมีเพียง 2 ส่วนประกอบ (two-component หรื อ binary system) คือ A เป็ นตัว ทาละลาย และ B เป็ นตัวถูกละลาย การที่ความดันไอลดลง จะเป็ นผลให้จุดเยือกแข็งของสารละลาย ลดลง (freezing point depression, Tf) และจุดเดือดสู งขึ้น (boiling point elevation, Tb) การ เปลี่ยนแปลงของค่าความดันไอ จุดเยือกแข็ง และจุดเดือด จะขึ้นอยูก่ บั จานวนโมลโดยรวม สมบัติที่ เกี่ยวข้องกับค่าเหล่านี้ เรี ยกว่า สมบัติคอนลิเกทิฟ (colligative property) โดยทัว่ ไปแผนภาพวัฏภาค มีลกั ษณะดังแสดงในรู ปที่ 1 ยกเว้น กรณี ของน้ า เส้นกราฟ ของแข็ง-ของเหลว จะมีความชันเป็ นลบ P/atm ของแข็ง

ของเหลว จุดวิกฤติ ตัวทาละลาย

1

สารละลาย

แก๊ส

TfTf0

Tb0Tb

T/K

รู ปที่ 1 แผนภาพวัฏภาคของตัวทาละลายและสารละลาย

52

ถ้าให้ mB เป็ นโมแลลิตี (molality) ของสารละลาย ซึ่งหมายถึง จานวนโมลของตัวถูก ละลาย B ในตัวทาละลาย A หนัก 1000 กรัม เมื่อ Tf 0 คือ จุดเยือกแข็งของตัวทาละลายบริ สุทธิ์ และ Tf คือ จุดเยือกแข็งของสารละลาย จะพบว่า Tf  mB Tf = KfmB เมื่อ Tf = Tf 0 - Tf …..(2) การลดลงของจุดเยือกแข็ง (Tf = Tf 0 - Tf ) แปรผันโดยตรงกับโมแลลิตี ค่าคงที่ Kf เรี ยกว่า ค่าคงที่การลดลงของจุดเยือกแข็ง ต่อความเข้มข้น 1 โมแลล (molal freezing point depression constant) สาหรับน้ า และt-butanol มีค่า Kf = 1.86 และ 9.10C/molkg-1 ตามลาดับ ในทานองเดียวกัน การเพิ่มขึ้นของจุดเดือด (Tb = Tb - Tb0 ) (เมื่อ Tb0 และ Tb คือ จุด เดือดของตัวทาละลายและสารละลายตามลาดับ) แปรผันโดยตรงกับโมแลลิตีเช่นเดียวกัน คือ Tb  mB Tb = KbmB …..(3) โดย Kb คือ ค่าคงที่การเพิม่ ขึน้ ของจุดเดือด ต่อความเข้มข้น 1 โมแลล (molal boiling point elevation constant) สาหรับน้ า มีค่า Kf= 0.51C/molkg-1 เปลี่ยนแปลงสู ตรให้อยูใ่ นรู ปน้ าหนักโมเลกุลของตัวถูกละลาย โดย ให้ MB = น้ าหนักโมกุลของตัวถูกละลาย WB = น้ าหนักตัวละลายที่ชงั่ (g) WA = น้ าหนักของตัวทาละลาย เช่น t-butanol (g) Molality (mB) = WB (g) × 1000 (g kg-1) MB × WA (g)  Tf = Kf (C/mol kg-1) × WB (g) × 1000 (g kg-1) MB × WA (g) หรื อ MB = Kf (C/mol kg-1) × WB (g) × 1000 (g kg-1) …..(4) Tf (C) × WA (g) เมื่อทราบค่า Tf , Kf , WA, WB สามารถหาค่า MB ได้ การคานวณหาค่า MB จะได้ใกล้เคียงค่าจริ ง หรื อไม่ ขึ้นอยูก่ บั เทคนิคการบันทึกผล และพล็อตกราฟเพื่อลากเส้นหาค่า Tf ดังตัวอย่างรู ปที่ 2

53

T/C

A

ลากเส้นตรง AB และ CD โดยต่อ CD ไปตัดเส้น AB ที่จุด E โดย T ที่จุด E คือค่า Tf0 หรื อ Tf

E

Tf or Tf0

C

D

B

เวลา/วินาที (ก)

T/C

Tf or Tf0

A E C

B (ข)

เวลา/วินาที

รู ปที่ 2 (ก) กราฟการเย็นตัวแบบเย็นตัวยวดยิง่ (ข) กราฟการเย็นตัวเมื่อไม่เกิดการเย็นตัวยวดยิง่ อุปกรณ์ 1)บิกเกอร์ 2)เทอร์มอมิเตอร์ 3)หลอดทดลอง 4)แท่งแก้วคนสารละลาย 5)ขาตั้งและที่จบั 6)เครื่ องชัง่ ทศนิยม 3 ตาแหน่ง สารเคมี 1)น้ าแข็ง 2)สารตัวอย่าง (ที่ไม่ระเหยและไม่แตกตัวใน t-butanol) 3)t-butanol

54 การทดลอง 1. วางหลอดทดลงขนาดเล็กที่แห้งและสะอาด ลงในบิกเกอร์ขนาด 100 cm3 นาไปชัง่ น้ าหนักด้วยเครื่ องชัง่ ไฟฟ้า บันทึกน้ าหนัก 2. เตรี ยมอ่างน้ าแข็ง โดยนาบิกเกอร์ขนาด 1000 cm3 นามาใส่ น้ าแข็ง 2 ใน 3 ส่วนของ บิกเกอร์ เติมน้ าประปาเล็กน้อย 3. นาหลอดทดลองขนาดเล็กในข้อ 1 ไปเติม t-butanol ประมาณ 5 cm3 ในตูด้ ูดควัน ชัง่ น้ าหนักบิกเกอร์ (ที่ใช้ในข้อ 1 ) พร้อมหลอดทดลองทีใส่ t-butanol บันทึกน้ าหนัก และปิ ดหลอด ทดลองด้วยจุกยางที่มีเทอร์มอมิเตอร์ และลวดสแตนเลส นา t-butanol ไปอุ่นในวอเตอร์บาท ให้ได้ อุณหภูมิประมาณ 40C เช็ดด้านนอกหลอดทดลองให้แห้ง 4. นาหลอดทดลองในข้อ 3 ไปใส่ในหลอดทดลองขนาดใหญ่ คนสารละลายผสมในหลอด ทดลองอย่างสม่าเสมอ ด้วยลวดสแตนเลส เริ่ มบันทึกผลที่อุณหภูมิประมาณ 35C และบันทึก ต่อไปทุก 30 วินาที ขณะทดลองใช้แท่งแก้วคนน้ าแข็งอย่างสม่าเสมอ จนกระทัง่ t-butanol กลายเป็ นของแข็ง ขณะที่คนอยู่น้ นั บางครั้งอาจกิดการเย็นยวดยิ่ง (super cooling) ขึน้ สังเกตจาก อุณหภูมิที่อ่านได้ แม้วา่ อุณหภูมิจะต่ากว่าจุดเยือกแข็ง แต่สารยังไม่แข็งตัว ถ้าเกิดปรากฏการณ์ เช่นนี้ ตอนที่ตวั ทาละลายเริ่ มตกผลึกเป็ นของแข็งอุณหภูมิที่ต่าลงจะค่อย ๆ สู งขึ้น และค่อนข้างคงที่ หรื ออาจต่าลงอีก จนกระทัง่ ตัวทาละลายกลายเป็ นของแข็งอย่างเห็นชัด ให้บนั ทึกอุณหภูมิหลังจาก สารเริ่มเป็ นของแข็งต่อไปอีกประมาณ 10 ค่า 5. ชัง่ น้ าหนักที่แน่นอนของสารตัวอย่างประมาณ 0.3 กรัม ด้วยกระดาษชัง่ สาร ใส่ ลงใน หลอดทดลองที่บรรจุ t-butanol ในข้อ 4 นาไปอุ่นในวอเตอร์บาท คนให้สารตัวอย่างละลายหมด ถ้า สารติดข้างหลอดให้เอียงหลอดจนตัวทาละลายมาสัมผัสและละลายรวมกัน นาหลอดทดลองไปใส่ ในหลอดทดลองขนาดใหญ่ ทาการทดลองเหมือนในข้อ 4 และเริ่ มบันทึกผลที่อุณหภูมิเริ่ มต้น ประมาณ 30C และบันทึกต่อไปทุก 30 วินาที 6. นาข้อมูลที่ได้มาเขียนกราฟการเย็นตัว ระหว่างอุณหภูมิกบั เวลา จะได้กราฟของ t-butanol บริสุทธิ์ 1 เส้ น และกราฟของสารละลายผสมอีก 1 เส้ น ลากเส้นหาจุด Tf 0 และ Tf ดังรู ปที่ 2 จากนั้นคานวณหาน้ าหนักโมเลกุลของสารตัวอย่างได้จากสมการ (4)

55

ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 9 การหาน้าหนักโมเลกุลของสารที่ไม่ ระเหยและไม่ แตกตัวในตัวทาละลายโดยวิธีหาจุดเยือกแข็ง 1. การหาจุดเยือกแข็งของ t-butanol บริสุทธิ์( Tf 0 )และสารละลายผสม( Tf) ช่วงเวลาที่ (ทุก ๆ 30 วินาที)

อุณหภูมิของ t-butanol บริ สุทธิ์ (C)

ช่วงเวลาที่ (ทุก ๆ 30 วินาที)

อุณหภูมิของสารละลาย ผสม (C)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

35.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

30.0

56

2. การหาน้าหนักโมเลกุลของสารตัวอย่ างได้ ค่า Tf = Tf 0 - Tf สารตัวอย่าง น้ าหนักหลอดทดลอง + บิกเกอร์ + t-butanol น้ าหนักหลอดทดลอง + บิกเกอร์ น้ าหนัก t-butanol น้ าหนักสรตัวอย่าง จุดเยือกแข็งของ t-butanol ที่ได้จากกราฟ (โดยเฉลี่ย) จุดเยือกแข็งของสารละลายผสมที่ได้จากกราฟ (โดยเฉลี่ย) Tf Kf ของ t-butanol น้ าหนักโมเลกุลของสารตัวอย่าง

…………………g …………………g …………………g …………………g …………………g …………………g …………………C 9.10C/mol kg-1 ………………g/mol

วิธีคานวณหาน้าหนักโมเลกุล …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… สรุปและวิจารณ์ …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….………………

57

กราฟของการเย็นตัวของตัวทาละลายบริ สุทธิ์ (t-butanol)

58

กราฟของการเย็นตัวของสารละลายผสม

59

ปฏิบัติการที่ 10 ความเข้มของสารกับอัตราการเกิดปฏิกริ ิยา การวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยา นิยมวัดเป็ นความเข้มข้น หรื อปริ มาณของสารตั้งต้น หรื อ ผลิตภัณฑ์ที่เปลี่ยนแปลงไปในช่วงระยะเวลาหนึ่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

=

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

=

ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ลดลง เวลา

หรื อ ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ที่เพิม่ ขึ้น เวลา สาหรับปฏิกิริยาเคมีทวั่ ไป

ความเข้มข้นของสาร

ความเข้มข้นของสาร

[C] และ [D]

0

[A] และ [B] A+B

C+D

[C] และ [D] [A] และ [B]

t

0

A+B

C+D

t

ความเข้มข้นของสารตั้งต้น (AและB) จะลดลงอย่างรวดเร็ วในช่วงเริ่ มต้น จากนั้นจะลดลง อย่างช้าๆ จนหมด (คงที่ในปฏิกิริยาที่มีสมดุล) ในขณะที่ความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ (CและD) เพิ่มขึ้นเร็ วมากในช่วงแรก แล้วค่อย ๆ ลดลงคงที่ เมื่อสารตั้งต้นหมด การเพิ่มขึ้นของสาร A และการลดลงของสาร D ในช่วงระยะเวลา t เขียนเป็ นอัตราการเกิดปฏิกิริยา สาหรับปฏิกิริยาทัว่ ไป ดังนี้ A+B→C+D R หรื อ

= - d[A] dt

= - d[B] dt

60 R

= d[C] = d[D] dt dt ถ้าเป็ น A + 2B → C + D R = - d[A] = - 1d[B] dt 2 dt หรื อ R

= d[C] = d[D] dt dt อัตราการเกิดปฏิกิริยาคิดต่อ 1 โมล ของสารเท่านั้น อุปกรณ์ 1)หลอดทดลองขนาดกลาง 2) กระดาษสี ขาว ขนาด 5×20 cm. 3)กระดาษกาว 4)ขวดวัดปริ มาตรขนาด 250 cm3 สารเคมี 1) 0.3M HCl 2) 0.3M Na2S2O3 การทดลอง ตอนที่ 1 ใช้สารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตที่มีความเข้มข้นต่างกัน ทาปฏิกิริยากับสารละลาย ไฮโดรคลอริ กที่มีความเข้มข้นที่แน่นอน 1) ริ นสารละลายไฮโดรคลอริ ก เข้มข้น 0.3 โมลต่อลิตร จานวน 4 cm3 ลงในหลอด ทดลองขนาดกลาง 2) นากระดาษสี ขาวทาเครื่ องหมายกากบาท โดยให้สูงจากระดับล่างขอบกระดาษ ประมาณ 3 cm. 3) เติมสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟต เข้มข้น 0.3 โมลต่อลิตร ลงในหลอดทดลองข้อ ที่ 1 เขย่าให้เข้ากันแล้วตั้งหลอดทดลองให้อยูห่ น้าและชิดกับเครื่ องหมายกากบาท สังเกตและจับ เวลาตั้งแต่ผสมสารจนมองไม่เห็นกากบาท (เกิดตะกอนขุ่นขาว)

61 4) ทาการทดลองซ้ าอีก 2 ครั้ง โดยใช้สารละลายกรดไฮโดรคลอริ กที่มีความเข้มข้น และปริ มาตรเท่าเดิม ผสมกับสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตและน้ ากลัน่ ตามปริ มาตรที่กาหนดให้ ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 แสดงปริ มาตรของสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตและน้ ากลัน่ ที่ใช้ในการทดลอง หลอดที่ 1 2 3

ปริ มาตรของ 0.3M HCl (cm3) 4 4 4

ปริ มาตรของ 0.3M Na2S2O3 (cm3) 4 3 2

ปริ มาตรของน้ า (cm3) 0 1 2

ตอนที่ 2 ใช้สารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตที่มีความเข้มข้นที่แน่นอน ทาปฏิกิริยากับสารละลาย ไฮโดรคลอริ กที่มีความเข้มข้นที่ต่างกัน ทาการทดลองเช่นเดียวกับตอนที่ 1 แต่ใช้สารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟต เข้มข้น 0.3 โมลต่อลิตร จานวน 4 cm3ผสมกับสารละลายไฮโดรคลอริ ก เข้มข้น 0.3 โมลต่อลิตร ซึ่งผสมน้ ากลัน่ ตามปริ มาตรที่กาหนดให้ในตารางที่ 2 ตารางที่ 2 แสดงปริ มาตรของสารละลายไฮโดรคลอริ กและน้ ากลัน่ ที่ใช้ในการทดลอง หลอดที่ 1 2 3 หลอดที่ 1

ปริ มาตรของ 0.3M HCl (cm3) 4 3 2

ปริ มาตรของ 0.3M Na2S2O3 (cm3) 4 4 4

0.3 mol/L HCl มคว. สลล. 1000 mL มี HCl 0.3 mol " 4 mL "........" 4 mL x 0.3 mol 1000 mL = 0.0012 mol

หลอดที่ 3

= 0.0006 mol

ความเข้มข้น HCL ที่ลดลง = 0.0012-0.0006 = 0.0006 mol R = 0.0006 60.01

0.0000099834 9.98 x 10-6 mol/s

ปริ มาตรของน้ า (cm3) 0 1 2

62

ชื่ อ.............................................................รหัสประจาตัว.......................................สาขา.................... กลุ่ม............วันที่ทดลอง......................................................................................................................

รายงานปฏิบัติการที่ 10 ความเข้ มของสารกับอัตราการเกิดปฏิกริ ิยา ผลการทดลองตอนที่ 1 หลอดที่ 1 2 3

ปริ มาตรของ HCl + Na2S2O3 + H2O(cm3) 4+4+0 4+3+1 4+2+2

เวลาที่ใช้ (s) 14.5 16.1 22.5

ผลการทดลองตอนที่ 2 หลอดที่ 1 2 3

ปริ มาตรของNa2S2O3 + HCl + H2O(cm3) 4+4+0 4+3+1 4+2+2

เวลาที่ใช้ (s) 11.3

20.2 60.1

63 กราฟของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนไป

เวลาของการเกิดปฏิกิริยา (s)

ตอนที่1 ตอนที่2

หลอดที่1

หลอดที่2

หลอดที่3

(ความเข้มข้น)

สรุปและวิจารณ์ …………………………………………………………………………………….……………… คำนวณหาอัตราการเกิดปฏิกิริยา = ความเข้มข้นของ [HCl] ลดลง …………………………………………………………………………………….……………… เวลา (s) …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… = ความเข้มข้นของ Na2S2O3 ลดลง …………………………………………………………………………………….……………… เวลา …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………………………….………………