แผนการทดลอง Lab7

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 1

ตัวอย่างการเขียนแผนการทดลองและบันทึกผลการทดลอง

1. การทดลองที่ 7
การหาคา่ คงที่การแตกตัวของกรดแอซีติกโดยการวัดคา่ การนำไฟฟ้า
(Determination of Dissociation Constant of Acetic Acid by Measuring Conductivity)

2.วนั ท่ที ำการทดลอง...........................................................

3.วตั ถปุ ระสงคก์ ารเรียนรู้ เพอื่ ใหน้ สิ ติ สามารถ

1. ใชเ้ ครือ่ งมอื เพอื่ เตรียมสารละลายอิเลก็ โทรไลตต์ ามความเขม้ ขน้ ทกี่ ำหนดได้
2. ใช้เครอื่ งวัดคา่ การนำไฟฟา้ (Conductometer) เพื่อวัดคา่ การนำไฟฟ้า (Conductance, L ) ของสารละลายอิเลก็
โทรไลต์ทม่ี ีความเข้มข้นตา่ งๆ ได้
3. ใช้สมการทีเ่ กยี่ วขอ้ งกับสารละลายอิเลก็ โทรไลตแ์ ก่ (Strong electrolyte) เพื่อหาคา่ การนำไฟฟา้ สมมูลทีเ่ จอื จาง
อย่างย่ิงยวด ( Λ ) ของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ 4 ชนดิ คือ HCl, NaCl, CH3COONa, CH3COOH ได้

4. ใช้สมการท่ีเกยี่ วข้องกับสารละลายอเิ ลก็ โทรไลต์อ่อน (Weak electrolyte) เพ่ือหาค่าคงทก่ี ารแตกตวั
(Dissociation constant, Ka) ของกรดแอซตี กิ ได้

4. อปุ กรณ์ในการทดลอง

1. เครื่องวดั การนำไฟฟา้ (Conductometer) จำนวน 1 เครอื่ ง
2. ขวดปรับปรมิ าตร ขนาด 50 mL จำนวน 5 ขวด
3. บกี เกอร์ ขนาด 100 mL และ 50 mL จำนวนอย่างละ 3 ใบ
4. ปเิ ปต ขนาด 25 mL จำนวน 1 อัน
5. ลูกยางดูดสาร จำนวน 1 อนั
6. ขวดนำ้ กลั่น จำนวน 1 ขวด
7. แทง่ แกว้ คนสาร จำนวน 1 แท่ง
8. หลอดหยด จำนวน 1 อนั

5.สารเคมี

1. สารละลายกรดแอซีติก (Acetic acid, CH3COOH(aq)) 0.010 M
2. สาระลายกรดไฮโดรคลอริก (Hydrochloric acid, HCl(aq)) 0.010 M
3. สารละลายโซเดยี มคลอไรด์ (Sodium chloride, NaCl(aq)) 0.010 M
4. สารละลายโซเดียมอะซิเตต (Sodium acetate, CH3COONa(aq)) 0.010 M
5. นำ้ ปราศจากไอออน (deionized water)

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 1

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 2

6.วธิ กี ารทดลอง
1. นำสารละลาย CH3COOH 0.010 M ทำให้เจอื จางในขวดวัดปริมาตรขนาด 50 mL ใหไ้ ด้กรดที่มีความเขม้ ข้นตา่ งๆ ดงั นี้
5.0 x 10-3, 2.5 x 10-3, 1.25 x 10-3, 0.63 x 10-3 และ 0.31 x 10-3 M

การเตรียมสารละลาย CH3COOH เข้มข้น 5.0 x 10-3 M ปริมาตร 50 mL จากสารละลาย CH3COOH เขม้ ขน้
0.010 M คำนวณโดยใช้สูตร

C1V1 = C2V2
(0.010 M)V1 = (5.0 x 10-3 M)(50 mL)

(5.0 x 10-3 M )(50 mL)
V1 = (0.010 M )
 V1 = 25 mL

ปรบั ปรมิ าตรดว้ ยนา้ จนถงึ ขดี ท่ีกาหนด

รูปที่ 1 แสดงการเตรยี มสารละลาย CH3COOH เข้มข้น 5.0 x 10-3 M ปริมาตร 50 mL จากสารละลาย CH3COOH
เข้มขน้ 0.010 M

ปรบั ปรมิ าตรดว้ ยนา้ จนถงึ ขดี ท่ีกาหนด

รูปที่ 2 แสดงการเตรยี มสารละลาย CH3COOH เข้มข้น 2.5 x 10-3 M ปรมิ าตร 50 mL จากสารละลาย CH3COOH
เขม้ ขน้ 5.0 x 10-3 M

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 2

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 3

รูปที่ 3 แสดงการนำสารละลาย CH3COOH 0.010 M ทำให้เจอื จางในขวดวดั ปรมิ าตรขนาด 50 mL ให้ได้กรดทีม่ ี
ความเขม้ ข้นตา่ งๆ ดังนี้ 5.0 x 10-3, 2.5 x 10-3, 1.25 x 10-3, 0.63 x 10-3 และ 0.31 x 10-3 M ตามลำดับ

2. นำสารละลายทเี่ ตรียมในขอ้ 1 ทง้ั 5 ความเขม้ ขน้ มาวดั ค่าการนำไฟฟ้า โดยเรมิ่ จากสารละลายเจอื จางน้อยทส่ี ดุ ไปมากสดุ
โดยใช้เครือ่ งวดั คา่ การนำไฟฟ้า บันทึกอุณหภูมิหอ้ งขณะทำการทดลองด้วย

หมายเหตุ
➢ ก่อนใชเ้ ครื่องวัดค่าการนำไฟฟา้ ใหศ้ กึ ษาวิธีการใชเ้ ครอ่ื งจากเจา้ หน้าทีค่ วบคมุ การทดลอง
➢ ก่อนทำการทดลองทกุ ครง้ั ตอ้ งลา้ งอิเล็กโทรดทีใ่ ช้วดั ค่าการนำไฟฟ้าใหส้ ะอาดด้วยนำ้ กลั่น แลว้ ซบั ใหแ้ หง้
และลา้ งใหส้ ะอาดหลงั เสรจ็ สน้ิ การใช้งานแล้ว (ข้อควรระวงั คอื ไมค่ วรเช็ดให้แห้ง เพราะจะทำให้สาร
เคลอื บปอ้ งกันการรบกวนของไอออนรบกวนท่ีปลายอเิ ล็กโทรดเสยี หายได้)

(a) (b)

รูปที่ 3 แสดงการวดั ค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ (a) แสดงใหเ้ หน็ เซลส์นำไฟฟ้า (conductivity
cell) ท่อี ยสู่ ว่ นหวั ของหวั อิเลก็ โทรด (b) แสดงการจดั ชุดทดลอง โดยการวัดจะเริ่มวัดจากสารละลายเจอื จางน้อยท่ีสุดไปมาก
สุด ค่าท่ีอ่านได้จากเครอ่ื งมือ คอื ค่าการนำไฟฟา้ จำเพาะ (Specific conductance, χ ) มีหน่วยเป็น μS.cm-1 ที่อุณหภมู ิ
ของสารละลายขณะทำการวัด

3. ทำการวดั ค่าการนำไฟฟา้ ของสารละลายอกี 3 ชนิด คอื สารละลายของ HCl, NaCl และ CH3COONa โดยทำการทดลอง
เชน่ เดยี วกับข้อ (1) และ (2)

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 3

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 4

วิธีการทดลอง สรุปเปน็ แผนภาพได้ดังน้ี
ขนั้ ตอนที่ 1 การเตรยี มสารละลาย

ข้นั ตอนท่ี 2 การวัดค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย 4
อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 5

7. การบนั ทึกผลการทดลอง
เรื่อง การหาคา่ คงทีก่ ารแตกตวั ของกรดแอซตี ิกโดยการวัดค่าการนำไฟฟ้า
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ทำการทดลองวนั ท่.ี ............เดอื น........................................พ.ศ. ..................เวลา..............................
Sec. ………… กลุ่มท่.ี ............
ผู้รว่ มทำการทดลอง

1. ……………………………………………….รหัสนิสิต........................สาขา........................................
2. ……………………………………………….รหสั นสิ ติ ........................สาขา........................................
3. ……………………………………………….รหัสนิสิต........................สาขา........................................
4. ……………………………………………….รหสั นสิ ิต........................สาขา........................................
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
บันทึกผลการทดลอง

1. อณุ หภูมหิ อ้ งขณะทำการทดลอง = …………………… 0C

2. ค่าคงที่ของเซลส์ (cell constant, θ ) = ………………….. cm−1

3. ค่าการนำไฟฟา้ จำเพาะไดอ้ า่ นได้จากเคร่อื งมือ (recorded specific conductance, recored ) ของสารละลายมาตรฐาน

(standard solution) = ………………….. S cm−1

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 5

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 6

ตารางบันทึกผลการทดลอง
บนั ทกึ คา่ การนำไฟฟา้ จำเพาะได้อา่ นได้จากเครอื่ งมือ (Recorded specific conductance, recored )

ค่าการนำไฟฟา้ จำเพาะได้อา่ นได้จากเครื่องมอื

Electrolyte Concentration (Recorded specific conductance, recored ) ( S cm−1 )

solution [M] 1 T 2 T 3 T เฉลย่ี T
(0C) (0C) (0C) (0C)

D.I. water 0

0.31 x 10-3

0.63 x 10-3

CH3COOH (aq) 1.25 x 10-3

2.5 x 10-3

5.0 x 10-3

0.31 x 10-3

0.63 x 10-3

CH3COONa (aq) 1.25 x 10-3

2.5 x 10-3

5.0 x 10-3

0.31 x 10-3

0.63 x 10-3

HCl (aq) 1.25 x 10-3

2.5 x 10-3

5.0 x 10-3

0.31 x 10-3

0.63 x 10-3

NaCl (aq) 1.25 x 10-3

2.5 x 10-3

5.0 x 10-3

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 6

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 7

8. การวเิ คราะหข์ ้อมูล

1. จงคำนวณหาคา่ การนำไฟฟ้าจำเพาะแท้จริง (Actual specific conductance, )χactual ของสารละลายท้ัง 4 ชนดิ คือ
HCl, NaCl, CH3COONa, CH3COOH ที่ความเข้มข้นต่าง ๆ กนั โดยใชส้ มการขา้ งลา่ งนี้

χ = χactual record − χ H2O

เมอื่ χ คอื ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะแท้จรงิ (Actual specific conductance)
actual

χrecored คือ คา่ การนำไฟฟ้าจำเพาะไดอ้ ่านได้จากเครื่องมอื (Recorded specific conductance)

χ คือ คา่ การนำไฟฟ้าจำเพาะของน้ำ (Specific conductance of water)
H2O

ตารางที่ 1 บนั ทกึ ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะแทจ้ รงิ (Actual specific conductance, χactual )

No. Concentration คา่ การนำไฟฟา้ จำเพาะแท้จรงิ (Actual specific conductance, χactual ) (S cm −1)
[M] CH3COOH (aq) CH3COONa (aq) HCl (aq) NaCl (aq)

1 0.31 x 10-3

2 0.63 x 10-3

3 1.25 x 10-3

4 2.5 x 10-3

5 5.0 x 10-3

แสดงตัวอยา่ งการคำนวณและการตดั หนว่ ย

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 7

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 8

2. จงคำนวณหาคา่ การนำไฟฟา้ สมมูล (Equivalent conductance, c ) ของสารละลายทัง้ 4 ชนดิ คือ HCl (aq), NaCl
(aq), CH3COONa (aq), CH3COOH (aq) ทค่ี วามเขม้ ข้นต่าง ๆ กัน โดยใช้สมการขา้ งล่างน้ี

Λc = χ actual
c

เมอ่ื c คอื ความเขม้ ข้น (Concentration) ของสารละลาย มหี น่วยเปน็ mol L-1 หรอื mol dm-3
Λc คอื ค่าการนำไฟฟา้ สมมลู (Equivalent conductance) มหี นว่ ยเป็น Ω-1.cm2.mol-1 หรือ S.cm2.mol-1

χactual คอื ค่าการนำไฟฟา้ จำเพาะแทจ้ ริง (Actual specific conductance) หน่วยเปน็ S.cm-1

ตารางที่ 2 บันทึกค่าการนำไฟฟ้าสมมูล (Equivalent conductance, c )

No. Concentration คา่ การนำไฟฟา้ สมมลู (equivalent conductance, c ) (S cm2 mol−1)
[M]
CH3COOH (aq) CH3COONa (aq) HCl (aq) NaCl (aq)

1 0.31 x 10-3

2 0.63 x 10-3

3 1.25 x 10-3

4 2.5 x 10-3

5 5.0 x 10-3

แสดงตัวอยา่ งการคำนวณและการตดั หนว่ ย

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 8

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 9

3. เขียนกราฟความสมั พันธ์ระหว่างคา่ Λc กับ c ของสารละลายทั้ง 4 ชนิด คือ HCl (aq), NaCl (aq), CH3COONa

(aq), CH3COOH (aq) ท่คี วามเขม้ ขน้ ตา่ ง ๆ กัน ลงในกราฟเดียวกนั หาคา่  HCl ,  NaCl ,  CH3COONa ได้จากจุดตัดแกน y
  

ตามเส้นตรง สมการท่ี Λc = Λ − k c ดงั แสดงในรูปท่ี 1

No. Concentration c ( M) ค่าการนำไฟฟ้าสมมลู (equivalent conductance, c ) (S.cm2.mol-1)
[M]
CH3COONa (aq) HCl (aq) NaCl (aq)

1 0.31 x 10-3

2 0.63 x 10-3

3 1.25 x 10-3

4 2.5 x 10-3

5 5.0 x 10-3

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 9

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 10

4. จงคำนวณหาค่าการนำไฟฟ้าสมมูลท่ีเจือจางอยา่ งยง่ิ ยวดของกรดแอซตี ิก (  CH3COOH ) โดยใช้สมการ


Λ = Λ + Λ − ΛCH3COOH

CH3COONa HCl NaCl
  

( ) ( ) ( )=
λ + λNa+ CH3COO− + λH+ + λ Cl− − λ Na+ + λCl−
    

= λ + λH+ CH3COO−

 ΛCH3COOH =
 λ + λH+ CH3COO−


แสดงตัวอย่างการคำนวณและการตัดหนว่ ย

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 10

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 11

5. จงคำนวณหาค่าความสามารถในการแตกตวั (degree of dissociation,  ) ของสารละลายกรดแอซีตกิ (Acetic acid,
CH3COOH (aq)) ทคี่ วามเขม้ ข้น ตา่ ง ๆ กนั โดยใชส้ มการ

 = c


บนั ทกึ ค่าความสามารถในการแตกตวั (degree of dissociation,  ) และร้อยละการแตกตวั ของสารละลายกรดแอซตี กิ
(CH3COOH (aq)) ทีค่ วามเขม้ ขน้ ตา่ ง ๆ

No. Concentration คา่ ความสามารถในการแตกตวั รอ้ ยละการแตกตวั
[M] (Degree of dissociation,  ) ( x 100 )

1 0.31 x 10-3

2 0.63 x 10-3

3 1.25 x 10-3

4 2.5 x 10-3

5 5.0 x 10-3

แสดงตวั อย่างการคำนวณและการตดั หนว่ ย

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 11

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 12

6. หาคา่ คงทก่ี ารแตกตัว (Dissociation constant, Ka ) ของกรดแอซีตกิ

โดยใชโ้ ปรแกรม Excel เขียนกราฟความสมั พนั ธ์ระหวา่ ง cc กับ 1 ตามสมการข้างล่างน้ี
c

cc = − Ka + Ka 2  1 
 c 
 

แลว้ ทำการเพมิ่ เส้นแนวโนม้ (add trendline) จะไดส้ มการแบบเชิงเสน้ (linear)

ทมี่ ีจุดตดั แกน y (y-intercept) คอื −Ka และความชันของกราฟ (slope) คอื K a  2


ทำใหส้ ามารถหาค่า Ka ได้ (เมอื่ ไดค้ า่ Ka แล้วใหเ้ ปลยี่ นเป็นคา่ pKa ด้วย)

เปรียบเทยี บคา่  CH3COOH ท่หี าไดจ้ ากวิธีนี้ กับค่าที่หาไดจ้ ากใชส้ มการในข้อ 4 พร้อมอธิบายผล


No. Concentration [M] cc (S cm 2 L−1) 1 (mol S−1 cm −2 )
c
1 0.31 x 10-3
2 0.63 x 10-3
3 1.25 x 10-3
4 2.5 x 10-3
5 5.0 x 10-3

แสดงตวั อย่างการคำนวณและการตดั หนว่ ย

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 12

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 13

7. หาค่าคงทก่ี ารแตกตวั (Dissociation constant, Ka ) ของกรดแอซตี กิ โดยใช้สมการ

(c )(c ) c2 2 c 2
Ka = c − c = c (1 −  ) = 1 − 

ในทกุ ความเขม้ ข้น เปรียบเทยี บกับ ค่า Ka ท่ีหาได้จากกราฟตามข้อ 6 พร้อมอธิบายผล

No. Concentration [M] ความสามารถในการแตกตวั คา่ คงทก่ี ารแตกตวั

(Degree of dissociation,  ) (Constant of dissociation, Ka )

1 0.31 x 10-3

2 0.63 x 10-3

3 1.25 x 10-3

4 2.5 x 10-3

5 5.0 x 10-3

ค่าคงทใี่ นการแตกตวั เฉลยี่ (Ka) =

แสดงตวั อยา่ งการคำนวณและการตัดหนว่ ย

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 13

242111 Physical Chemistry and Applications 2/2565 14

9. คำถาม (Questions)
1. เหตุใดขณะทำการทดลองวัดค่าการนำไฟฟา้ ของสารละลายอิเล็กโทรไลตต์ า่ งๆ จงึ ตอ้ งควบคมุ อณุ หภมู ใิ หค้ งทตี่ ลอดเวลา

2. เหตใุ ดจงึ ตอ้ งทำการวดั คา่ การนำไฟฟา้ โดยเริม่ จากสารละลายทม่ี คี วามเจือจางนอ้ ยท่สี ดุ กอ่ น

3. เมอื่ ความเขม้ ขน้ ของสารละลายเพ่มิ ขึน้ ค่าการนำไฟฟา้ ของสารละลายเปล่ยี นแปลงอยา่ งไร เพราะเหตุใด

4. อธบิ ายว่าทำไมมลั ติมิเตอร์แบบธรรมดาจึงไมส่ ามารถใชว้ ดั ค่าความต้านทาน (Resistance, R ) หรือ ค่าการนำไฟฟา้
(Conductance, L ) ของสารละลายได้

10. เอกสารอา้ งองิ (References)
[1] C.W. Garland, J.W. Nibler and D.P. Shoemarker. Experiments in Physical Chemistry. 7th ed. McGraw
Hill. 2003. 228-238.

อ.ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จนิ ดาวงศ์ 14