คู่มือปฏิบัติการรายวิชาเคมี 2 (242105)

44

การวเิ คราะหไ์ อออนลบหมู่ 4 : NO3 -
ไอออนลบหมู่น้ไี มต่ กตะกอนกบั Ba2+ และ Ag+

NO3 – (aq) + 3Fe2+ (aq) + 4H+ (aq) → 3Fe2+ (aq) + NO (g) + 2H2O (l)

NO (g) + Fe2+ (aq) → [Fe(NO)]2+ (aq)

สำหรับการทดสอบนี้ ถ้าสารละลายมี CrO4 2- , Br- และ/ หรือ I- ปนอยู่ต้องกำจัดออก
ก่อน โดยตกตะกอนกับ Ag+ เสียก่อน และถ้ามี NO2- อยู่ด้วยต้องกำจัดโดยใช้กรดซัลฟามิก
(HOSO2NH2) เพราะ NO2- และ NO3- จะให้ผลการทดสอบเหมือนกัน แต่ NO3- เกิดปฏิกิริยาภายใต้
สภาวะทีร่ นุ แรงกวา่

NO2 – (aq) + HOSO2NH2 (aq) + H+ (aq) → N2 (g) + H2SO4 (aq) + H2O (l)

รูป 1 การวิเคราะห์ NO3 –

อุปกรณ์

1. จุกยางพรอ้ มท่อนำก๊าซ 2. Beaker 2 ใบ 3. Test tube 11 หลอด

4. Forceps 1 อัน 5. Tongs 1 อนั 6. Dropper 2 อัน

7. Stirring rod 2 อัน 8. Plastic Wash Bottle 1 ขวด 9. Rack 1 อัน

10.Pasture pipette 1 อัน 11. Parafilm 12.Litmus paper

45

สารเคมี 2. 0.1 M FeSO4
4. สารละลายอิ่มตัว Na2CO3
1. 2 M , 3 M , 6 M และ Conc. H2SO4 6. 0.1 M KMnO4
3. 1 M, 6 M และ Conc. HNO3 8. 6 M HCl
5. Cyclohexane 10. 2 M NaOH
7. 6 M NH4OH
9. 0.5 M (NH4)2MoO4

วิธีทำการทดลอง

การศึกษาและวิเคราะห์สารตัวอย่าง (unknown sample)

กอ่ นการทดลองให้บนั ทึกผลการทดลองเกี่ยวกบั สี ลักษณะของสารตัวอยา่ ง และสี
ของสารตัวอย่างและระหว่างการทดลองในแต่ละขั้น นำสารตัวอย่างที่ได้ไปวิเคราะห์ว่าสาร
ตัวอย่างเป็นไอออนบวกใด โดยทดสอบตามตาราง ที่ 1-4 สำหรับไอออนลบหมู่ 2-4
จะตอ้ งเตรยี มสารตัวอยา่ งใหอ้ ย่ใู นรูป soda solution กอ่ น

วิธีการเตรยี ม soda solution

1. นำสารตัวอย่างใส่ในบีกเกอร์ ขนาด 100 cm3 ถ้าเป็นของแข็งใช้ปริมาณเท่าเมล็ดถ่ัว
เขียวแตถ่ ้าเป็นของเหลวใช้ 1 cm3 (ประมาณ 15 หยด)

2. เติมน้ำกลั่น 10 cm3 คนให้ละลาย แล้วทดสอบด้วยกระดาษลิตมัส ถ้ายังไม่เป็นเบสให้
เติม 2 M NaOH จนเปน็ เบสเล็กน้อย

3. เติมสารละลายอิ่มตัว Na2CO3 3 cm3 นำไปต้มให้เดือดประมาณ 10 นาที ขณะต้ม
คอ่ ยๆเติมน้ำเพื่อไม่ใหส้ ารละลายแห้งเกินไป (สารละลายนี้ คือ soda solution)

4. ก่อนใช้เติมกรด 2 M CH3COOH 5 หยด แล้วต้มไล่ก๊าซ CO2 นาน 2-3 นาที ถ้ามี
ตะกอน นำหลอดสารละลายตั้งทิ้งไว้จนตกตะกอน แล้วนำส่วนใสไปใช้ในการทดลอง
ตอ่ ไป

46

ตาราง 1 การวิเคราะหไ์ อออนลบหมู่ 1 ใช้สารทีเ่ บิกจากห้องปฏิบตั ิการได้ โดยไม่ตอ้ งทำ Soda
solution

ไอออน วิธีวิเคราะห์

NO2 - 1) ใสส่ ารตัวอย่าง 0.1 g (ปริมาณเท่าเมลด็ ถ่ัวเขียว) ลงในหลอดทดลอง
2) เติม 6 M H2SO4 2-3 หยด แลว้ ทำให้เย็น
3) เติม 0.1 M FeSO4 2-3 หยด
ถา้ สารละลายมีสีน้ำตาลของ Fe(NO)SO4 แสดงว่ามี NO2 –

ตาราง 2 การวเิ คราะหไ์ อออนลบหมู่ 2

ไอออน วิธีวิเคราะห์

I- 1) ใส่สารตวั อยา่ ง soda solution 5 หยด ลงในหลอดทดลอง

2) เติม 3 M H2SO4 จนสารละลายเป็นกรด
3) เติม 0.1 M KMnO4 3 หยด และ Cyclohexane 2 - 3 ml เขย่า
ถา้ ชั้นของ Cyclohexane มีสีชมพหู รอื สีมว่ งแดงของ I2 แสดงว่ามี I-
หมายเหต*ุ อาจใช้ตวั ออกซิไดซ์อื่นๆ เชน่ NaOCl หรอื H2O2

47

ตาราง 3 การวิเคราะหไ์ อออนลบหมู่ 3

ไอออน วิธีวิเคราะห์

PO4 3- 1) นำสารตัวอยา่ ง soda solution 5 หยด ใสล่ งในหลอดทดลอง

2) เติม conc. HNO3 จนสารละลายเป็นกรด (ถ้าสารตัวอยา่ งมี I- ให้ต้ม
ไล่

I2 ออกใหห้ มด โดยสังเกตว่า ไอสีม่วงหมดไป)
3) เติมสารละลาย (NH4)2MoO4 5 หยด นำไปอนุ่ จนรอ้ น

ถ้าไดต้ ะกอนสีเหลืองของ (NH4)3PMo12O40 แสดงว่ามี PO4 3-

ตาราง 4 การวเิ คราะหไ์ อออนลบหมู่ 4

ไอออน วิธีวิเคราะห์

NO3 - 1) นำสารตัวอยา่ ง soda solution 5 หยด ใส่ลงในหลอดทดลอง

2) เติม 6 M H2SO4 จนสารละลายเป็นกรด

3) เติม 0.1 M FeSO4 5 หยด เขยา่ ให้เข้ากัน

4) เอียงหลอดทดลอง ค่อยๆหยด conc. H2SO4 5 หยด ให้ไหลลงข้าง
หลอด

ด้านในอย่างช้าๆ (ดูรูป 1) ห้ามเขย่า

ถ้าไดว้ งแหวนสีน้ำตาลระหวา่ งรอยต่อของสารละลายทั้งสอง
แสดงวา่ มี NO3 -

48

การทดลองท่ี 8
เร่อื ง ปฏิกิรยิ าผันกลบั สมดลุ เคมี

วตั ถุประสงค์

1. เพื่อคำนวณค่าคงทีส่ มดลุ ของปฏิกิรยิ าที่ผันกลบั ได้
2. เพื่อศกึ ษาปจั จยั ทีม่ ผี ลตอ่ สมดลุ

หลกั การ

เพื่อพิจารณาปฏิกิริยาระหว่าง สาร A กับสาร B ซึ่งให้สารผลิตภัณฑ์ที่เป็น C และ D
ดังสมการ

A + B ⎯→ C + D

ปฏิกิรยิ าน้ีจะเกิดข้ึนจนกระทงั่ สารชนิดใดชนิดหน่ึงหมดไป อยา่ งไรก็ตาม มีปฏิกิรยิ าเป็นจำนวนมาก
ท้ังในระบบกา๊ ซและระบบสารละลาย ที่เกิดขึน้ อยา่ งไมส่ มบรู ณ์ กลา่ วคือ เกิดปฏิกิรยิ าย้อนกลับ ดัง
สมการ

C + D ⎯→ A + B

ในทีส่ ุดระบบจะเข้าส่สู ภาวะสมดุลพลวัต ซึง่ ความเข้มข้นของสารทั้งสี่ชนิดคงที่ ไม่เปลี่ยนแปลงตาม
เวลา โดยมกั จะแสดงสภาวะสมดลุ ด้วยสมการ

A+B C+D

จากการทดลองพบว่า เมื่อระบบเข้าสู่สมดุลแล้วความเข้มข้นของสารทั้งหมดจะมี
ความสมั พันธ์ ดงั น้ี

[C] [D] / [A] [B] = K

เมื่อ K เปน็ ค่าคงทีส่ มดุล และเครื่องหมาย [ ] แสดงความเข้มขน้

49

ถ้าระบบอยู่ในสมดลุ ดังสมการ

aA + bB cC + dD

ค่าคงทีส่ มดลุ จะเป็น

K = [C]c [D]d / [A]a [B]b

ถ้าทราบความเข้มข้นทีส่ มดลุ ของสารท้ังหมด จะคำนวณหาค่าคงทีส่ มดุลของสารได้

ความเข้มข้นที่สมดุลของสารต่างๆในปฏิกิริยาอาจเปลี่ยนไปได้ ถ้าระบบถูกรบกวน เช่น
โดยการเติมสารบางชนิดลงไป หรอื โดยการเปลี่ยนอณุ หภูมิหรือความดัน เป็นต้น หลักของชาเตอร์
ลิเยร์บอกใหท้ ราบว่าในกรณีเชน่ นี้ สมดุลจะเลื่อนไปในทิศทางที่ทำให้การรบกวนน้ันมีผลน้อยทีส่ ุด

ตัวอย่าง สำหรับสมดุล

Fe3+ + SCN- [Fe(SCN)]2+

ถ้าเติม Fe3+ ลงในระบบนี้ ก็จะมีผลทำให้เกิด [Fe(SCN)]2+ มากขึ้น นั่นคือ สมดุลเคลื่อนไป
ทางขวาเพื่อลดปริมาณของ Fe3+ ทีเ่ ติมลงไป

Chromate – Dichromate Equilibrium

2CrO4 2- (aq) + 2H+ (aq) ⎯→ Cr2O7 2- (aq) + H2O (l)

Chromate dichromate

สีเหลอื ง ส้ม

ถ้าเตมิ H+ ลงในระบบนี้ ก็จะมผี ลทำใหเ้ กิด Cr2O72- มากขึ้น นนั่ คือ สมดลุ เคลื่อนไปทางขวา
เพื่อลดปริมาณของ H+ ทีเ่ ติมลงไป

50

อุปกรณ์ 3. Cylinder 25 ml 2 อัน
1. Test tube 10 หลอด 2. Beaker 6 ใบ 6. Cylinder 10 ml 1 อัน
4. Dropper 2 อัน 5. Stirring rod 2 อัน

สารเคมี

1. สารละลาย KSCN (Potassium thiocyanate) 0.002 M และ 0.2 M

2. สารละลาย FeCl3 (Ferric chloride) 0.4 M 0.1 M
3. สารละลาย K2CrO4 (Potassium chromate)

4. สารละลาย H2SO4 3 M

5. สารละลาย NaOH 6 M

วิธีการทดลอง

ตอนท่ี 1 การหาคา่ คงท่สี มดุลของปฏิกิริยาที่ผันกลบั ได้

1. รินสารละลาย KSCN (0.002 M) ลงในหลอดทดลอง 4 หลอดๆละ 4 cm3 (เรียกว่าหลอด
เบอร์ 1 , 2 , 3 , 4)

2. รินสารละลาย FeCl3 (0.4 M) ] ลงในกระบอกตวง 4 cm3 เติมน้ำกลั่นจนปริมาตรเพิ่มขึ้น
เปน็ 20 cm3 , รินสารละลายที่ได้ลงในบีกเกอร์ เบอร์ 1 , รนิ สารละลายในบีกเกอร์ เบอร์ 1
ปริมาตร 4 cm3 ลงในหลอดทดลองเบอร์ 1

3. รินสารละลายในบีกเกอร์ เบอร์ 1 ลงในกระบอกตวง 8 cm3 เติมน้ำกลั่นให้เป็น 20 cm3 ,
รินสารละลายที่ได้ลงในบีกเกอร์ เบอร์ 2 แล้วตวงสารละลายนี้ 4 cm3 ลงในหลอดทดลอง
เบอร์ 2

4. รินสารละลายในบีกเกอร์ เบอร์ 2 ลงในกระบอกตวง 8 cm3 เติมน้ำกลั่นให้เป็น 20 cm3 ,
รินสารละลายที่ได้ลงในบีกเกอร์ เบอร์ 3 แล้วตวงสารละลายนี้ 4 cm3 ลงในหลอดทดลอง
เบอร์ 3

5. นำสารละลายในบีกเกอร์ เบอร์ 3 มาเจือจางเช่นเดียวกบั ข้อ 3 และ 4 แล้วรินสารละลายที่
ได้ในบีกเกอร์ เบอร์ 4 ตวงสารละลายนลี้ งในหลอดทดลอง เบอร์ 4 ปริมาตร 4 cm3

6. สังเกตสีของสารละลายในหลอดท้ังสี่ บันทึกผล

51

7. คำนวณค่าคงที่สมดุล โดยคำนวณความเข้มข้นของ Fe3+ และ SCN– ในแต่ละหลอดและ
ใช้ค่าความเข้มข้น Fe(SCN)2+ ที่กำหนดให้ตอ่ ไปนี้
หลอดทดลองเบอร์ 1 = 8.54 x 10-4 M

หลอดทดลองเบอร์ 2 = 6.97 x 10-4 M

หลอดทดลองเบอร์ 3 = 4.71 x 10-4 M

หลอดทดลองเบอร์ 4 = 2.57 x 10-4 M

ค่า K ทีค่ ำนวณได้สำหรับแตล่ ะหลอดแตกตา่ งกันหรือไม่ อย่างไร

8. ผสมสารละลาย Fe3+ จากบีกเกอร์ เบอร์ 4 (สารที่เหลือทั้งหมด) กับสารละลาย SCN–
(0.002 M) 10 cm3 ลงในบีกเกอรอ์ ีกใบหนง่ึ (บีกเกอรเ์ บอร์ 5) รนิ สารละลายนี้ลงในหลอด
ทดลองใหม่ 3 หลอด (เบอร์ 5 – 7) หลอดละ 4 cm3

9. เติมสารละลาย Fe3+ (0.4 M) 0.5 cm3 ลงในหลอดเบอร์ 6
10. เติมสารละลาย KSCN (0.2 M) 0.5 cm3ลงในหลอดเบอร์ 7
เปรียบเทียบสีของสารละลายในหลอดเบอร์ 5 , 6 และ 7 เพราะเหตุใดสีจึงเปลี่ยนไปจาก
เดิม

ตอนท่ี 2 Chromate – Dichromate Equilibrium

1. รินสารละลาย K2CrO4 (0.1 M) 3 cm3 ลงในหลอดทดลองที่สะอาด เติม H2SO4 (3 M)
2-3 หยด สังเกต และบนั ทึกการเปลีย่ นสี

2. เติมสารละลาย NaOH (6 M) 2-3 หยด สังเกต และบันทึกการเปลี่ยนสีอีกครั้งหนึ่ง เขียน
สมการเคมี แสดงการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตเห็นข้างต้น เพราะเหตุใดการเกิดกรดหรือเบส
จงึ ทำให้สเี ปลีย่ นไปได้

52

การทดลองท่ี 9
เรอ่ื ง ปฏิกิรยิ าออกซิเดชน่ั ของเฟอรสั ไอออน

(Oxidation of ferrous ions)
วตั ถุประสงค์

1. ศกึ ษาการเกิดปฏิกิรยิ าออกซิเดชันของ Fe2+ ไปเป็น Fe3+ และอิทธิพลของ
thermodynamics vs. kinetics สำหรับการเกิดปฏิกิรยิ า

2. ศึกษาวิธีวิเคราะห์สารเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ โดยใช้การทำปฏิกิริยาเกิดเป็นสาร
เชงิ ซ้อนที่มีสี

คำถามก่อนการทดลอง
ให้นักศึกษาตอบคำถาม 2 ข้อที่ระบุอยใู่ นบทนำ

บทนำ
ในการทดลองนี้ นักศึกษาจะได้เรียนรู้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของ Fe2+ ไปเป็น Fe3+ ซึ่งในที่นี้

เราจะศกึ ษาตัวออกซิไดซ์สองชนิด คือ H2O2 และ O2

คำถามที่ 1 นกั ศึกษาคิดว่าปฏิกิรยิ าตอ่ ไปนีเ้ กิดข้ึนได้เอง (spontaneous) หรอื ไม่

(สมการยังไม่สมดลุ )

Fe2+ (aq) + H2O2 (l) Fe3+ (aq) + H2O (l) (1)

Fe2+ (aq) + O2 (g) Fe3+ (aq) + H2O (l) (2)

กำหนดให้ 53

สาร f 2098 (kJ mol-1)
Fe2+ (aq) -78.90
Fe3+ (aq) -4.7
H2O2 (l) -120.35
O2 (g) 0
H+ (aq) 0
H2O (l) -237.13

คำถามที่ 2 จากค่า Standard Gibbs free energy ในตาราง ให้นักศึกษาคำนวณ rxn 2098 ของ
ปฏิกิรยิ า (1) และ (2) ปฏิกิรยิ าใดบ้างทีค่ วรเกิดข้ึนได้เอง ?

วิธีการทดสอบและหาปรมิ าณ Fe2+ (Ferrous ion)

นักศึกษาสามารถทดสอบหา Fe2+ โดยนำสารละลายของ Fe2+ มาทำปฏิกิริยากับ o-
phenanthroline (เขียนย่อว่า phen หรือ o-phen) ได้ complex ion ในรูปของ Fe(phen)32+ ซึ่งให้
สารละลายสีแดง ดงั แสดงในสมการข้างล่างน้ี สว่ น Fe3+ นั้นไมเ่ กิด complex สีแดงกบั phen

Fe(H2O)62+ + 3 (phen) Fe(phen)32+ + 6H2O K = 1021.3

ปฏิกิริยาข้างบนนี้เกิดขึ้นได้ดีเมื่อ pH อยู่ระหว่าง 3 – 9 ที่ช่วง pH นอกเหนือจากนี้จะมี
ปฏิกิรยิ าอ่นื เกิดข้ึน คือ

54

ที่ pH < 3 จะเกิดปฏิกิรยิ า H2-phen K = 104.92
Phen + 2H+

หรอื

+ 2 H+ H+ +H

และที่ pH > 9 จะเกิดปฏิกิรยิ า O2

Fe2+ + OH- Fe(OH)+ Fe(OH)2 Fe(OH)3

นกั ศึกษาสามารถหาปริมาณของ Fe2+ ได้โดยนำสารละลายมาตรฐานของ Fe2+ ที่ความ
เข้มข้นต่างๆ มาทำปฏิกิริยากับ o-phenanthroline ในสารละลายบัฟเฟอร์ จากนั้นวัดค่า
Absorbance ของสารละลาย แล้วาดกราฟ calibration curve ดงั แสดงในรปู 3.1

รปู 3.1 สมการเชิงเส้นทีใ่ ชเ้ ป็น calibration curve เพือ่ เทียบหาความเข้มข้นของ Fe2+
(y : Absorbance ที่ 510 nm ; x: ความเข้มขน้ ในหน่วย mg Fe2+/L)

วิธีการทดสอบและหาปรมิ าณ Fe3+ (ferric ion)

ด้วยหลักการเดียวกัน นักศึกษาสามารถทดสอบหาปริมาณของ Fe3+ โดยนำสารละลาย
Fe3+ มาทำปฏิกิริยากับสารละลาย SCN- ได้เป็น [Fe(H2O)5(SCN)]2+ ซึ่งมีสีแดงส้ม โดยปฏิกิริยาที่
เกิดข้ึนคอื

[Fe(H2O)6]3+ + SCN- [Fe(H2O)5(SCN)]2+ + H2O

55

เมื่อ [Fe(H2O)6]3+ เกิดมาจากการละลายสารประกอบ Fe3+ (เชน่ Fe(NO3)3) ในน้ำ
ในการทดลองนี้นักศึกษาจะทำการทดลองปฏิกิริยา (1) และ (2) ทั้งนี้ในปฏิกิริยา (2) จะ
ใช้เคร่อื งลดความดันโดยใช้น้ำ (water aspirator) ดดู อากาศลงไปในสารละลาย เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา
นกั ศึกษาจะต้องหาปริมาณของ Fe2+/ Fe3+ กอ่ นและหลังทำปฏิกิริยา

วิธีการทดลอง

ตอนท่ี 1 การสรา้ งกราฟมาตรฐาน (calibration curve)

ตอนท่ี 1.1 การสรา้ งกราฟมาตรฐานสำหรบั หาความเข้มขน้ ของ Fe2+

1. ให้เตรียมสารละลายระหว่าง Fe2+, phen, pH5 buffer, และน้ำ เพื่อสร้างกราฟมาตรฐาน
สำหรบั [Fe2+] โดยที่มี ส่วนผสมดังน้ี

Entry ปริมาตร Fe2+ ปริมาตร phen ปริมาตร ปริมาตร ปริมาตร ความเข้มข้น Absorbance ที่
H2O รวม Fe2+ [Fe2+] 510 nm
no. [2.5 x 10-4 M] [0.005 M] Buffer [pH 5] (mL) (mL) (mol/L) A
7.0 10.0
(mL) (mL) (mL)

1 0.0 2.0 1.0

2 1.0 2.0 1.0 6.0 10.0

3 3.0 2.0 1.0 4.0 10.0

4 5.0 2.0 1.0 2.0 10.0

5 7.0 2.0 1.0 0.0 10.0

2. นำสารละลาย Fe2+ ที่เตรียมได้ที่ความเข้มข้นต่างๆ ไปวัดค่าการดูดกลืนแสง (absorbance)
ทีค่ วามยาวคลื่น 510 nm และบนั ทึกลงในตารางดา้ นบน

1. นำค่าการดูดกลืนแสง และความเข้มข้นของสารละลาย Fe2+ มาสร้างกราฟมาตรฐาน
สำหรับหาความเข้มข้นของ Fe2+

56

ตอนท่ี 1.2 การสรา้ งกราฟสำหรับหาความเข้มข้นของ Fe3+

1. ให้เตรียมสารละลายผสมระหว่าง Fe3+, SCN-, และ น้ำ เพื่อสร้างกราฟมาตรฐานสำหรับ
[Fe3+] โดยที่มสี ่วนผสมดงั นี้

Entry ปริมาตร Fe3+ ปริมาตร SCN- ปริมาตร ปริมาตร ความเข้มข้น Absorbance ที่
no. [2.5 x 10-4 M] [0.1 M] H2O รวม Fe3+ [Fe3+] 447 nm

(mL) (mL) (mL) (mol/L) A
(mL)

1 0.0 2.0 8.0 10.0

2 1.0 2.0 7.0 10.0

3 3.0 2.0 5.0 10.0

4 5.0 2.0 3.0 10.0

5 7.0 2.0 1.0 10.0

2. นำสารละลาย Fe3+ ทีเ่ ตรยี มได้ที่ความเข้มข้นตา่ งๆ ไปวดั ค่าการดดู กลืนแสง (absorbance)
ที่ความยาวคลืน่ 447 nm และบันทึกผลลงในตารางดา้ นบน

3. นำค่าการดูดกลืนแสง และความเข้มข้นของสารละลาย Fe3+ มาสร้างกราฟมาตรฐาน
สำหรบั หาความเข้มข้นของ Fe3+

ตอนท่ี 2 ปฏิกิรยิ าระหว่าง Fe2+ และ H2O2

1. นำสารละลาย Fe2+ (2.5 x 10-4 M) มา 10.0 mL และเติม H2O2 (30%) ลงไป 2.0 mL
และเขยา่ หรอื คนใหเ้ ข้ากนั

2. แบง่ สารละลายจากปฏิกิรยิ าในข้อ 1 เป็นสองส่วน สว่ นละ 5 mL

3. สารละลายสว่ นที่ 1 (5 mL) เติม phen 2.0 mL, buffer 1.0 mL และน้ำ 2.0 mL (ปริมาตร
รวม 10.0 mL) และนำไปวัดคา่ การดูดกลืนแสง

57

4. สารละลายสว่ นที่ 2 (5 mL) เติม SCN- 3.0 mL และน้ำ 2.0 mL แล้วนำไปวดั ค่าการ
ดูดกลืนแสง
หมายเหตุ : ระวัง วดั ค่าการดดู กลืนแสงให้ถูกความยาวคลื่น และอย่าลืมวัด blank กอ่ นการวัด

สารละลายตัวอยา่ ง

ตอนท่ี 3 ปฏิกิรยิ าระหว่าง Fe2+ และ O2
1. นำสารละลาย Fe2+ (2.5 x 10-4 M) มา 20.0 mL ใส่ลงใน filtering flask และจึงนำไปต่อ

กับ thistle tube โดยใช้จุกยาง และให้ปลายของ thistle tube แตะหรอื อย่ใู นสารละลาย ดังแสดงใน
รปู 3. 2

2. ตอ่ แขนของ filtering flask เข้ากับเครื่องลดความดันโดยใช้น้ำ (water aspirator) เพื่อดูด
อากาศลงไปในสารละลาย

3. ดดู อากาศเข้าไปในสารละลาย Fe2+ เพื่อทำปฏิกิรยิ า เป็นเวลา 30 – 60 นาที
4. แบง่ สารละลายจากปฏิกิรยิ าในข้อ 3 เปน็ สองสว่ น ส่วนละ 5 mL
5. สารละลายสว่ นที่ 1 (5 mL) เติม phen 2.0 mL, buffer 1.0 mL และน้ำ 2.0 mL แล้วนำไป
วดั ค่าการดดู กลืนแสง
6. สารละลายสว่ นที่ 2 (5 mL) เติม SCN- 3.0 mL และน้ำ 2.0 mL แล้วนำไปวดั คา่ การ
ดดู กลืนแสง

รปู 3.2 การจดั อุปกรณส์ ำหรับปฏิกิรยิ าระหวา่ ง Fe2+ และอากาศ (O2)

58

การทดลองท่ี 10
เร่อื ง ไขมนั และน้ำมัน: การทำสบู่

Fats and oils: Soap making
วตั ถปุ ระสงค์

1. เพือ่ ศกึ ษาปฏิกิรยิ าของไขมันและน้ำมัน
2. เพือ่ ประยุกต์กระบวนการทางเคมีในการผลติ สิ่งอปุ โภคบริโภค
บทนำ
ไขมัน (fat) และ น้ำมัน (oil) เป็นสารชีวโมเลกุลในกลุ่มลิปิด (lipid) เนื่องจากมีสมบัติละลายได้
ในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว ไขมันและน้ำมันเป็นลิปิดที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ พบได้ใน พืช สัตว์ แมลง
และสิง่ ที่มชี ีวติ อนื่ ๆ เช่น น้ำมนั ทานตะวนั น้ำมนั ถว่ั เหลอื ง น้ำมันปาล์ม ไขมันวัว ไขมันหมู เป็นตน้ ไขมัน
และน้ำมันเป็นสารประกอบเอสเทอร์ของกรดไขมันและกลีเซอรัล มีชื่อเรียกสารกลุ่มนี้ว่า ไตรกลีเซอ
ไรด์ (triglyceride) หรอื ไตรเอซิลกลีเซอรลั (triacyl glycerol) เมื่อเกิดปฏิกิรยิ าไฮโดรไลซิสจะได้กรดไขมัน
3 โมเลกุล และกลีเซอรัล 1 โมเลกุล (สมการที่ 1) กรดไขมันทั้งสามอาจจะเป็นชนิดเดียวกันหรือต่าง
ชนิดกัน ไตรกลีเซอไรด์ที่มีลักษณะเป็นของแข็งหรือกึ่งของแข็งที่อุณหภูมิห้องจะเรียกว่า ไขมัน มี
องค์ประกอบเป็นกรดไขมันอิ่มตัวในปริมาณสูง ส่วนไตรกลีเซอไรด์ที่มีลักษณะเป็นของเหลวที่
อุณหภมู ิห้องเรียกว่า น้ำมัน (oils) มีกรดไขมันไมอ่ ิ่มตัวเปน็ องคป์ ระกอบในปริมาณสงู

สมการที่ 1 ปฏิกิรยิ าไฮโดรไลซิสของไตรกลีเซอรไ์ รด์ให้กรดไขมนั 3 โมเลกุล และกลีเซอรลั 1 โมเลกุล

59

กรดไขมันเป็นกรดคาร์บอกซีที่มีสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนยาวมีหมู่คาร์บอกซีเป็นหมู่ฟังก์ชัน กรด
ไขมันที่พบบ่อยในไตรกลีเซอไรด์จะมีขนาดสายโซ่ระหว่าง C10-C18 (ตารางที่ 1 และ ตารางที่ 2) กรด
ไขมันแบ่งออกเปน็ กรดไขมันอิ่มตัวและกรดไขมันไม่อิม่ ตัว กรดไขมันอิม่ ตัวมีการจัดตัวเป็นระเบียบจึงมี
จุดหลอมเหลวสูง ส่วนกรดไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่หรือมีทั้งพันธะคู่และพันธะสามภายในโมเลกุล
โครงสรา้ งมลี ักษณะโค้งงอการจัดเรียงตวั ไมเ่ ปน็ ระเบียบจงึ มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่ากรดไขมันอิม่ ตัว และ
เป็นที่ทราบกนั ดีว่าจดุ หลอมเหลวนั้นแปรผันตามจำนวนคาร์บอนของสายโซ่ด้วย กรดไขมนั ในธรรมชาติ
โดยทั่วไปจะมีจำนวนคารบ์ อนเป็นเลขคู่ ส่วนกรดไขมนั ที่มีจำนวนคาร์บอนเป็นเลขคีจ่ ะพบได้ในปริมาณ
ที่น้อยกว่าในธรรมชาติ กรดไขมันบางชนิด เช่น C-15 และ C-17 มีความเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคหัวใจ
ในมนุษย์ กรดไขมัน Linoleic acid และ Linolenic acid ร่างกายมนุษย์สังเคราะห์ขึ้นเองไม่ได้ จึงเรียกว่า
กรดไขมันเหลา่ น้วี ่า กรดไขมนั จำเป็น

ตารางท่ี 1 กรดไขมันบางชนิดและจดุ หลอมเหลว

กรดไขมนั โครงสรา้ ง จดุ หลอมเหลว แหล่งทีพ่ บ
(C)

Saturated fatty acid -6 Butter
Butyric acid C4:0 CH3(CH2)2COOH -3 Butter and goat fat
Caproic acid C6:0 CH3(CH2)4COOH 16 Butter, goat fat, and coconut
Caprylic acid C8:0 CH3(CH2)6COOH
oil
Capric acid C10:0 CH3(CH2)8COOH 31 Palm oil
Lauric acid C12:0 CH3(CH2)10COOH 44 Butter, coconut oil and nutmeg
Myristic acid C14:0 CH3(CH2)12COOH 54 Butter, coconut oil, palm oil,

Palmitic acid C16:0 CH3(CH2)14COOH beef tallow, and cod liver oil
Stearic acid C18:0 CH3(CH2)16COOH 63 Most of fats and oils
Arachidic acid C20:0 CH3(CH2)18COOH 70 Most of fats and oils
75 Peanut oil, lard

60

กรดไขมนั โครงสรา้ ง จุดหลอมเหลว แหลง่ ทีพ่ บ

(C)

Unsaturated fatty acid

Palmitoleic acid CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH 1 Butter and seed oils
C16:1

Oleic acid CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 16 Most of fats and oils
C18:1

Linoleic acid CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH -5 Linseed oil, corn oil and
C18:2 cotton seed oil

Linolenic acid CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH -11 Flaxseed oil, canola oil,
C18:3 soybean oil

Arachidonic acid CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH -49 Cotton seed oil
C20:4

ตารางท่ี 2 กรดไขมันที่เปน็ องค์ประกอบในไขมนั และน้ำมนั บางชนิด

กรดไขมัน ไขมนั นำ้ มัน นำ้ มนั นำ้ มัน น้ำมนั น้ำมนั น้ำมันปาลม์ นำ้ มัน นำ้ มันถว่ั

วัว หมู เมลด็ มะพรา้ ว มะกอก เมลด็ (palm ปาล์ม เหลือง

ทานตะวนั ฝ้าย kernel oil) (palm oil)

Caprylic - - - 7.6 - 1.4 - -

acid

Capric - - - 7.3 - 2.9 - -

acid

Lauric - 0.3 - 48.2 - 50.9 0.1 -

acid

Myristic 3.0 1.7 0.2 16.6 1.0 18.4 1.2 0.1

acid

Palmitic 29.0 26.2 6.3 8.0 13.0 25.0 8.7 44.0 10.5

acid

61

กรดไขมนั ไขมัน น้ำมนั น้ำมัน น้ำมัน น้ำมนั น้ำมัน น้ำมนั ปาล์ม น้ำมนั น้ำมันถวั่

วัว หมู เมลด็ มะพรา้ ว มะกอก เมลด็ (palm ปาลม์ เหลือง

ทานตะวนั ฝ้าย kernel oil) (palm oil)

Palmitole 34.0 4.0 0.1 1.0 0.7 - 0.2 -

ic acid

Stearic 18.9 13.5 4.3 3.4 3.0 2.8 1.9 4.5 3.2

acid

Oleic 44.0 42.9 17.5 5.0 71.0 17.1 14.6 39.2 22.3

acid

Linoleic 0.3 9.0 52.5 2.5 10.0 52.7 1.2 10.6 54.5

acid

Linolenic 1.0 0.3 0.4 - 1.0 - - 0.2 8.3

acid

ปฏิกิรยิ าของไตรกลีเซอไรด์

1. ปฏิกิรยิ าไฮโดรไลซิส: การผลิตสบู่

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของไตรกลีเซอร์ไรด์โดยมีเบสเป็นตัวเร่ง (base-catalyzed hydrolysis of
ester) หรือ ซาโปนิฟิเคชัน (saponification, “sapo” ในภาษาละตินหมายถึง “soap”) ให้ผลิตภัณฑ์เป็น
เกลือคาร์บอกซิเลตของกรดไขมันซึ่งก็คือ สบู่ นนั่ เอง และกลีเซอรัล เมื่อนำน้ำมันปาล์มที่มีปริมาณไตร
ปาล์มิตนิ ในปริมาณสูงทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสโดยมีโซเดียมไฮดรอกไซดเ์ ปน็ เบสจะได้สบู่โซเดียมปาล์มิ
เตต และกลีเซอรัล (สมการที่ 2)

สมการที่ 2 ปฏิกิรยิ าไฮโดรลิซิสของไตรปาลม์ ิตินใหส้ บ่โู ซเดียมปาล์มิเตตและกลีเซอรัล

62

สบู่ในทางการค้ามีทั้ง สบู่ก้อนขุ่น สบู่ใส และสบู่เหลว วัตถุดิบในการผลิตสบู่เป็นการผสมน้ำมัน
และไขมันหลายชนิดรวมกันแล้วค่อยเติมสารเติมแต่ง เช่น กลิ่น สี หรือสารที่มีฤทธิ์ยับยั้งแบคทีเรีย
สมบัติของสบู่ต้องมีฟองสบู่ที่นุ่ม มีสัมผัสที่ลื่น อ่อนโยน มีความเป็นด่างในช่วง pH 8.5-10 (ผิวหนัง
มนุษย์มีค่า pH 5.4-5.9 เท่านั้น) ในกระบวนการผลิตกลีเซอรอลจะไม่ถูกแยกออกจากสบู่เพราะมี
สมบัติช่วยให้ผวิ หนังชุ่มชื้นและหากเติมกลีเซอรัลในปริมาณสูงจะได้สบ่ใู ส เมือ่ ใช้เบสโพแทสเซียมไฮดร
อกไซด์ (KOH) จะได้สบู่ที่มลี กั ษณะเหลวซึง่ ใช้ในกระบวนการผลิตสบู่เหลว ครีมโกนหนวด

สบู่เป็นเกลือโซเดียมของกรดไขมันประกอบด้วยส่วนที่ไม่มีขั้วเป็นไฮโดรคาร์บอนสายยาวและ
สว่ นทีม่ ขี ้ัวคือโซเดียมคาร์บอกซิเลต (รูปที่ 1) เมื่อละลายเพียงเล็กน้อยโมเลกุลจะรวมกลุ่มโดยหันด้านที่
มีขั้วอยู่ในน้ำแต่ส่วนไม่มีขั้วจะอยู่เหนือน้ำจึงช่วยลดแรงตึงผิว แต่เมื่อมีปริมาณมากขึ้นสบู่จะรวมกลุ่ม
เป็นคลัสเตอร์โดยหันส่วนที่ไม่มีขั้วเข้าหากันและส่วนที่ไม่มีขั้วชี้ออกไปยังโมเลกุลของน้ำที่อยู่ล้อมรอบ
เรียกคลสั เตอรน์ ้ีว่า ไมเซลล์ (micelle) น้ำสบจู่ งึ มีลกั ษณะขนุ่ เพราะเปน็ คอลลอยด์ (colloid) สบู่สามารถ
ชำระล้างสิ่งสกปรกที่เปน็ น้ำมันหรือไขมันได้ โดยสบู่จะหันปลายข้างที่ไมม่ ีขวั้ ไปห่อหมุ้ นำ้ มันหรือไขมันไว้
โดยอาศัยแรงแบบวานเดอร์ วาลล์ (Van der Waals) ส่วนด้านที่มีขวั้ คือ คารบ์ อกซิเลตไอออนจะละลาย
อยู่ในน้ำ สิง่ สกปรกจึงถูกชะล้างออกไปได้

รูปท่ี 1 โครงสร้างของเกลือโซเดียมคาร์บอกซิเลตและการเกิดไมเซลล์ในการกำจดั สิง่ สกปรกในน้ำ
อย่างไรก็ดี ประสิทธิภาพการชำระล้างของสบู่จะเสียไปเมื่ออยู่ในน้ำกระด้างซึ่งมีแคลเซียม

ไอออน (Ca2+) และแมกเนเซียมไอออน (Mg2+) ที่จะเกิดเป็นเกลือแคลเซียมหรือแมกเนเซียมคาร์บอกซิ
เลต ตกตะกอนเป็นไคลสบู่ (soap scum) ทำให้น้ำขุ่น และเมื่อสบู่อยู่ในน้ำที่เป็นกรดจะถูกเปลี่ยนเปน็ กรด
ไขมนั อิสระทำใหส้ ญู เสียสมบตั ิการชะล้างไป

63

สมการที่ 3 น้ำกระด้างและน้ำทีเ่ ปน็ กรดจะทำให้สบูห่ มดประสิทธิภาพในการชะล้าง

2. ปฏิกิรยิ าทรานซ์เอสเทอรฟิ ิเคชนั (Transesterification): การผลิตไบโอดีเซล

ไตรกลีเซอไรด์ทำปฏิกิริยากับเมทานอล โดยมีกรดหรือเบสเป็นตัวเร่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นเมทิล
เอสเทอร์ของกรดไขมัน (fatty acid methyl esters, Fames) หรือที่เรียกกันว่า ไบโอดีเซล (biodiesel)
น่ันเอง เนือ่ งจากนำไปใช้กบั เครื่องยนต์ดีเซลได้และผลติ ภณั ฑอ์ ีกชนดิ คือกลีเซอรลั

สมการที่ 4 ปฏิกิรยิ าทรานเอสเทอริฟเิ คชันระหวา่ งไตรปาลม์ ิตนิ กับเมทานอล

ในปฏิบตั ิการนีน้ ิสติ จะได้ทดลองเตรียมสบู่จากน้ำมันปาลม์ ผ่านปฏิกิรยิ าซาปอนิฟเิ คชนั โดยใช้
เบสโซเดียมไฮดรอกไซด์ และทดสอบสมบตั ิของสบูท่ ีเ่ ตรียมได้

อปุ กรณ์และสารเคมี 2. บีกเกอร์ 600 มล. 1 ใบ 250 มล. 1 ใบ 25 มล. 1 ใบ 10 มล. 2
1. Hot plate
ใบ 4. ช้อนตกั สารโลหะ 1 อัน
3. หลอดทดลอง 8 หลอด 6. กระดาษกรอง 1 แผ่น
5. แทง่ แก้วคนสาร 1 อนั
7. กระดาษทดสอบ pH 2 ชิ้น

64

วิธีการทดลอง
ตอนท่ี 1 การเตรยี มสบู่

1.1 การเตรยี มสบ่ขู นุ่
1. เตรียมอ่างน้ำร้อนโดยเติมน้ำประมาณ 400 มล. ลงในอ่างโลหะ ให้ความร้อนด้วย hot plate

ควบคุมอุณหภมู ิของอ่างนำ้ ร้อนใหอ้ ยูใ่ นช่วง 60-70 C
2. ชง่ั นำ้ มันปาล์มประมาณ 10 กรมั เทลงในบีกเกอร์ขนาด 250 มล.
3. ให้ความร้อนดว้ ยอ่างนำ้ ร้อน เติมสารละลาย 25% NaOH ปริมาตร 4.5 มล. ลงไปช้า ๆ พร้อม

กวนด้วยแท่งแก้วตลอดเวลา
4. กวนต่อไปอีกประมาณ 15 นาที (สังเกตการณ์เปลี่ยนแปลง) เติม 95% เอทานอล 10 มล. ลง

ไป อยา่ งระมดั ระวงั โดยไม่ต้องหยุดกวน
5. กวนต่อไปอีกประมาณ 10-15 นาที จนกระทั่งเอทานอลระเหยหมดไป สังเกตดูจะได้สบู่เหลว

คล้ายน้ำผ้งึ
6. นำออกจากอ่างน้ำร้อน รอให้อุณหภูมิลดลงถึง 40 C เติมน้ำแข็งประมาณ 100 กรัม ลงไป

กวนเรว็ ๆ
7. เติมนำ้ เกลืออม่ิ ตัวลงไปพร้อมคนช้า ๆ สงั เกตวา่ ไม่มีตะกอนเพิม่ จึงนำไปกรองแบบสุญญากาศ

(อย่าลืมชั่งน้ำหนักกระดาษกรอง !!!) ล้างสบู่ด้วยน้ำเย็น 2-3 ครั้ง เพื่อกำจัดโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่
อาจจะเหลืออยู่

8. ชง่ั นำ้ หนกั คำนวณหาร้อยละของผลผลิต และทดสอบความสามารถในการชะล้างในตอนที่ 2

1.2 การเตรยี มสบู่ใส
1. แบ่งสบู่ขุ่นที่ได้จากตอนที่ 1 ประมาณ 2 กรัม ใส่ลงในบีกเกอร์ขนาด 25 มล. เติมเอทานอล 3

มล. แล้วนำไปอุน่ ในอ่างนำ้ ร้อนให้เป็นของเหลว
2. เติมนำ้ เชอ่ื มประมาณ 3 มล. คนอยา่ งช้า ๆ แล้วจึงเติมกลีเซอรีนประมาณ 5 มล. คอ่ ย ๆ กวน

ให้สารละลายเปน็ เนือ้ เดียวกัน
3. กวนสารละลายต่อไปอีกจนกระทั่งไม่มีเหลือเอทานอลอยู่ นำออกจากอ่างน้ำร้อน รอจน

อุณหภูมิลดลงจนถึงประมาณ 40 C (อาจมกี ารเติมสี กลิน่ ในขั้นตอนน้ี)
4. ค่อย ๆ เทสบลู่ งในแมพ่ ิมพท์ ีเ่ ตรยี มไว้ รอให้สบใู่ สแขง็ ตัวแล้วจงึ แกะออกจากพิมพ์

65

ตอนท่ี 2 การทดสอบสมบัติสบู่

สมบัติการชะลา้ ง
แบง่ สบู่ทีเ่ ตรยี มได้มาทดสอบล้างมอื สังเกตฟอง การสัมผัส ความนุม่ ลืน่ บันทึกผล ถ้าเตรยี มได้ถกู ต้อง
จะต้องไม่ทำให้มอื เป็นมัน ถ้าลื่นแสดงวา่ มีเบสเหลืออยู่มาก

pH และ สมบตั ิสารลดแรงตึงผิว
1. ละลายสบปู่ ระมาณ 0.1 กรัม ด้วยน้ำปราศจากไอออน (deionized water, DI water) 10 มล. ในบีก

เกอร์ 25 มล.
2. แบง่ ใส่หลอดทดลอง 4 หลอด ๆ ละ 1 มล.
3. ใช้แทง่ แก้วทีส่ ะอาดจุม่ น้ำสบใู่ นหลอดที่ 1 แล้วแตะกับกระดาษวัด pH อ่านค่าทีไ่ ด้ จากนั้นปิด

จุกหลอด แล้วเขย่าแรง ๆ สังเกต ปริมาณ ขนาด และ ความคงทนของฟองสบู่ บนั ทึกผล
4. นำหลอดที่ 2, 3 และ 4 เติมสารละลาย 4% CaCl2 (hard water) 4% FeCl3 (hard water) และ

สารละลาย 9% Na3PO4 (soft water) จำนวน 2-3 ตามลำดับ สังเกต ปริมาณ ขนาด และ ความคงทน
ของฟองสบู่ บันทึกผล

5. ทำการทดลองซ้ำข้อ 1-4 แตใ่ ช้สบู่ตวั อย่างที่หอ้ งปฏิบัติการจดั ไว้ให้ (เป็นสบทู่ ี่ขายท่ัวไป)

หมายเหตุ
อัตราส่วนระหว่างเบสกับไตรกลีเซอไรด์คำนวณได้จากค่า Saponification Value (SV) ซึ่งหมายถึง
ปริมาณ มิลลิกรัม KOH ที่ทำปฏิกิริยาพอดีกับไขมันหรือน้ำมัน 1 กรัม น้ำมันปาล์มมีค่า SV ประมาณ
199-204 ในการทดลองนี้ใช้ไตรกลีเซอไรด์มากกว่าโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ 5 ทั้งนี้เพื่อไม่ให้มีเบส
เหลือและสบู่จะมีสมั ผัสที่นุม่ ลน่ื ถ้ามีไขมนั หรอื น้ำมนั ปนอยูเ่ ลก็ น้อย

ขอ้ ควรระวัง

โซเดยี มไฮดรอกไซดเ์ ปน็ เบสที่แรง มีฤทธิ์กัดกรอ่ น ก่อให้เกิดการระคายเคือง ให้หลีกเลี่ยงการสัมผสั
โดยตรง หากสมั ผสั ให้ล้างดว้ ยนำ้ ปริมาณมาก ๆ แจ้งอาจารยผ์ คู้ ุมปฏบิ ัตกิ าร

66

คำถามท้ายการทดลอง
1. ถ้าใชน้ ้ำมันมะพร้าวหรือน้ำมนั เมลด็ ทานตะวันในการทำสบู่ จะได้สบู่ทีม่ สี มบตั ิเหมอื นหรือต่างกนั
หรอื ไม่ อย่างไร
2. จงแสดงสมการการเกิดปฏิกิรยิ าซาโปนิฟเิ คชนั ของไตรสเตียริน ซึง่ มีปริมาณสูงในน้ำมนั ปาล์มส
เตียริน
3. เอทานอลที่เติมลงไปในการเตรียมสบู่ทำหนา้ ที่อะไร
4. น้ำเกลืออ่ิมตวั ทีเ่ ติมลงไปเพือ่ อะไร

เอกสารอ้างอิง
Beranier, CD. and Zempleni, J. (2009). Advanced Nutrition: Macronutrients, Micronutrients, and
Metabolism. Boca Raton: CRC Press.
Mabrouk, ST. (2005). Making usable, quality opaque or transparent soap, J. Chem. Ed., 82(10),
1534-1537.
Postma, JM., Roberts, JL. Jr., and Hollenberg, JL. (2010). Chemistry in the laboratory, 7th ed., New
York: W.H. Freeman and Company.
Spitz, L. (2009). Soap making technology. Illinois: AOCS Press.