242311 1_2563 LAB 2 แผนการทดลอง

242311 เคมเี ชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 1
ตวั อย่างการเขียนวางแผนการทดลอง (Plan lab)
1.การทดลองที่ 2
การหาปริมาตรโมลาร์ยอ่ ยของสารละลายโซเดียมคลอไรดโ์ ดยการวดั ความหนาแน่น

(Determination of Partial Molar Volumes of Sodium Chloride Solution by Measuring Densities)

2. วนั ทที่ าการทดลอง.............................................

3. วตั ถุประสงค์การเรียนรู้ เพอื่ ให้นสิ ิตสามารถ

1. ใช้อปุ กรณ์ เพ่ือเตรียมสารละลายโซเดียมคลอไรดท์ ่ีมีความเข้มข้นตงั้ แต่ 0.25 M – 4.0 M ได้
2. ใช้เครื่องพกิ โนมิเตอร์ (Pycnometer) เพ่ือหาคา่ ปริมาตรโมลาร์ยอ่ ยของสารละลายโซเดียมคลอไรดท์ ี่ความ
เข้มข้นตงั้ แต่ 0.25 M – 4.0 M ได้
3. ใช้สมการท่ีเก่ียวข้อง เพ่ือหาคา่ ปริมาตรโมลาร์ยอ่ ยของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ท่ีความเข้มข้นตงั้ แต่ 0.25
M – 4.0 M ได้

4. อุปกรณ์ในการทดลอง

1. ขวดวดั ปริมาตร (Density bottle) หรือพิกโนมิเตอร์ (Pycnometer) ขนาด 25 mL
2. บีกเกอร์ (Beaker) ขนาด 50 mL
3. ปิเปต (Pipette) ขนาด 25 หรือ 50 mL
4. ขวดปรับปริมาตร (Volumetric flask) ขนาด 100 mL
5. ขวดนา้ กลน่ั
6. เคร่ืองชงั่ 2 ตาแหนง่ หรือ 4 ตาแหนง่

5. สารเคมี

1. โซเดียมคลอไรด์ (Sodium chloride, NaCl)
2. นา้ กลนั่ (Distilled water)
3. อะซิโตน (Acetone, CH3COCH3)

อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 2

6. วธิ ีการทดลอง

1. เตรียมสารละลาย NaCl ที่ความเข้มข้น 4.0 M, 2.0 M, 1.0 M, 0.50 M และ 0.25 M (โดยคำนวณจำกกำรเจือจำง
สำรละลำย NaCl เข้มข้น 4.0 M)

1.1 เตรียมสารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M ปริมาตร 100 mL จากสารละลาย NaCl เข้มข้น 4.0 M
โดยคานวณจากสตู ร

C1V1 = C2V2

(4.0 M)V1 = (2.0 M)(100 mL)

V1 = (2.0 M)(100 mL)
(4.0 M)

 V1 = 50 mL

ดงั นนั้ ถ้าต้องการเตรียมสารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M ปริมาตร 100 mL จากสารละลาย NaCl เข้มข้น 4.0 M จะ
ต้องปิเปตสารละลายสารละลาย NaCl เข้มข้น 4.0 M ปริมาตร 50.0 mL ใสล่ งในขวดปรับปริมาตร แล้วเตมิ นา้ กลนั่ จนถงึ
ขีดที่กาหนด จะได้สารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M ปริมาตร 100 mL ตามต้องการ ดงั รูปที่ 1

ปรับปริมาตรด้วยนา้ จนถงึ ขีดทกี่ าหนด

รูปท่ี 1 แสดงภาพการเตรียมสารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M ปริมาตร 100 mL จากสารละลาย NaCl เข้มข้น 4.0 M

1.2 เตรียมสารละลาย NaCl เข้มข้น 1.0 M ปริมาตร 100 mL จากสารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M
โดยคานวณจากสตู ร

C1V1 = C2V2

(2.0 M)V1 = (1.0 M)(100 mL)

V1 = (1.0 M)(100 mL)
(2.0 M)

 V1 = 50 mL

อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 3
ดงั นนั้ ถ้าต้องการเตรียมสารละลาย NaCl เข้มข้น 1.0 M ปริมาตร 100 mL จากสารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M จะต้องปิเปตสารละลาย
สารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M ปริมาตร 50.0 mL ใสล่ งในขวดปรับปริมาตร แล้วเตมิ นา้ กลนั่ จนถงึ ขดี ทกี่ าหนด จะได้สารละลาย NaCl
เข้มข้น 1.0 M ปริมาตร 100 mL ตามต้องการ ดงั รูปที่ 2

ปรับปริมาตรด้วยนา้ จนถงึ ขดี ท่กี าหนด
รูปท่ี 2 แสดงภาพการเตรียมสารละลาย NaCl เข้มข้น 1.0 M ปริมาตร 100 mL จากสารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M
1.3 นาสารละลายทเี่ ตรียมได้จากข้อ 1.2 มาเตรียมเป็ นสารลาย NaCl เข้มข้น 0.50 M ปริมาตร 100 mL ตามวธิ ีข้างต้น
1.4 นาสารละลายทเี่ ตรียมได้จากข้อ 1.3 มาเตรียมเป็ นสารลาย NaCl เข้มข้น 0.25 M ปริมาตร 100 mL ตามวิธีข้างต้น

อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 4

แบบท่ี 1 วิธีการทดลองข้อ 1 สรุปได้ตามแผนภาพข้างล่างนี้

1. เตรียมสารละลายโซเดยี มคลอไรด์ตามความเข้มข้นทก่ี าหนด

2. ชงั่ ขวดวดั ความหนาแนน่ ที่แห้งสนิท แล้วบนั ทกึ นา้ หนกั ที่ชง่ั ได้ให้เป็นนา้ หนกั ขวดเปลา่ (empty weight, We )

รูปท่ี 3 แสดงการชงั่ นา้ หนกั ขวดเปลา่ ( We )
3. เตมิ นา้ กลน่ั ให้เตม็ ขวดวดั ความหนาแนน่
4. ปิดฝาจกุ ให้นา้ ดนั ขนึ ้ มาจนเตม็ ภายในทอ่ เลก็ ๆ ของฝาจกุ ถ้าเกิดฟองอากาศขนึ ้ ภายในขวดวดั ความหนาแนน่ ให้เร่ิมทา
ใหม่ จนไมส่ งั เกตพบฟองอากาศในขวด จากนนั้ นาไปชง่ั ( W0 ) ทาซา้ จนได้นา้ หนกั สองคา่ ท่ีตา่ งกนั น้อยกวา่ ±0.02%

รูปท่ี 4 แสดงการชง่ั นา้ หนกั ขวดท่ีบรรจนุ า้ บริสทุ ธิ์จนเตม็ ( W0 )

อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 5

5. เติมสารละลาย 0.25 M NaCl จนเต็มขวด (เร่ิมจากความเข้มข้นต่าสุด) แล้วทาตามข้อ 4. บันทึกนา้ หนักของ
สารละลายเป็น W

รูปท่ี 5 แสดงการชง่ั นา้ หนกั ขวดท่ีบรรจสุ ารละลาย NaCl ท่ีความเข้มข้นตา่ งๆ ( W )
6. ทาเชน่ เดียวกนั จนครบทงั้ 5 ความเข้มข้น
7. วดั อณุ หภมู ขิ องนา้ และบนั ทกึ อณุ หภมู หิ ้องขณะทาการทดลอง

อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 6

แบบท่ี 2 วิธีการทดลองสรุปเป็ นแผนภาพ (Flow Chart) ได้ดังนี้
ขัน้ ตอนท่ี 1 การเตรียมสารละลาย NaCl
ขัน้ ตอนท่ี 2 การใช้เครื่อง pycnometer

อ.ดร. จกั รีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 7

7. การบนั ทกึ ผลการทดลอง

1. อณุ หภมู ิห้องขณะทาการทดลอง = ………….… 0C
2. อณุ หภมู ิของนา้ บริสทุ ธิ์ขณะทาการทดลอง = …………… 0C
3. ความหนาแนน่ ของนา้ บริสทุ ธ์ิ ณ อณุ หภมู ิขณะทาการทดลอง ( d0 ) = …………… g/mL (เอกสารอ้างอิง)
4. ปริมาตรของขวดพิกโนมิเตอร์ (ท่ีระบขุ ้างขวดที่อณุ หภมู ิ = …………0C ) = …………….. mL

ตารางบันทกึ ผลการทดลอง 1 นา้ หนัก (g) เฉล่ีย
23
ลาดับ สารตัวอย่าง สัญลักษณ์
1 ขวดเปลา่
2 ขวดบรรจนุ า้
3 ขวดบรรจุ NaCl 0.25 M
4 ขวดบรรจุ NaCl 0.50 M
5 ขวดบรรจุ NaCl 1.0 M
6 ขวดบรรจุ NaCl 2.0 M
7 ขวดบรรจุ NaCl 4.0 M

อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 8

8. การคานวณ

1. คานวณปริมาตรของขวดวดั ความหนาแน่น ( V0 ) ณ อุณหภูมิขณะทาการทดลอง (แสดงการตดั หน่วยอย่างละเอียด)

โดยใช้สมการ V0 = W0 - We
วธิ ีทา d0

อ.ดร. จกั รีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 9

2. คานวณปริมาตรโมลาร์ย่อยของนา้ บริสุทธ์ิ (Partial molar volume of pure water, V10 ) ณ อุณหภูมิขณะทาการ

ทดลอง (แสดงการตดั หนว่ ยอยา่ งละเอียด) โดยใช้สมการ 55.51V10 = 1000
d0

วธิ ีทา

อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 10

3. คานวณหาความหนาแน่นของสารละลาย (density of solution, d ) ท่ีมีความเข้มข้นตงั้ แต่ 0.25 M – 4.0 M (แสดง

การตดั หนว่ ยอยา่ งละเอียด)โดยใช้สมการ d = W - We
วธิ ีทา V0

อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 11

4. คานวณหาความเข้มข้นในหน่วยโมลต่อกิโลกรัม (mol/kg) หรือโมแลล (Molal, m) ได้จากความเข้มข้นในหน่วยโมล

ตอ่ ลติ ร (mol/L) หรือโมลาร์ (Molar, M ) (แสดงการตดั หนว่ ยอยา่ งละเอียด)

โดยใช้สมการ 1
m=

d - M2
M 1000

M2 คอื นา้ หนกั โมเลกลุ ของถกู ตวั ละลาย (solute) (สาหรับ NaCl, M2= 58.44 g/mol )

d คือ ความหนาแนน่ จากการทดลองท่ีคานวณได้ในข้อ 3.

วิธีทา

อ.ดร. จกั รีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 12

5. คานวณหาปริมาตรโมลาร์ย่อยท่ีปรากฏของตัวถูกละลาย (Appearance molar volume of solute, V') ของ
สารละลายแตล่ ะความเข้มข้น (แสดงการตดั หนว่ ยอยา่ งละเอียด)

โดยใช้สมการ V' = 1 M - 1000 . W - W0 
วิธีทา  m W0 - We 
d  2 

อ.ดร. จกั รีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 13

6. ใช้โปรแกรม Microsoft Excel พล็อตกราฟระหว่าง V' กับ m พร้อมลากเส้นแนวโน้มที่เป็ นเส้นตรง ความชนั ของ

กราฟที่ได้คือ dV' และจดุ ตดั แกน ที่ m = 0 จะสามารถหาคา่ V0' ได้

dm

M (mol/L) m (mol/kg) m ( mol/kg) V' (mL/mol)

0.25

0.50
1.00
2.00
4.00

อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 14

7. คานวณหาปริมาตรโมลาร์ย่อยของตัวทาละลาย (Partial molar volume of solvent, V1) จากสมการ (18) และ
ปริมาตรโมลาร์ยอ่ ยของตวั ถกู ละลาย (Partial molar volume of solute, V2 ) จากสมการ (17)

V1 = V10 - m m . dV'  (18)
55.51  2 dm 

V2 = V0' + 3 m . dV' (17)
2 dm

เมื่อ m = 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 พร้อมพลอ็ ตกราฟระหวา่ ง V1 กบั m และ V2 กบั m ในกราฟเดียวกนั

m (mol/kg) V1 (mL/mol) V2 (mL/mol)

0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0

อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมเี ชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 15

8. ทาตารางบนั ทกึ คา่ d, M, m, 1000 . W- W0 , V0 ,V', V10 , V0' , dV' ให้เหมาะสมพร้อมระบหุ นว่ ยด้วย
m W0 - We dm

Md m 1000 . W - W0 V0 V' V10 V0' dV'
m W0 - We (......) (......) (......) (.......)
No. sample (......) (......) (......) dm
(......)
(.............)

1 นา้

2 NaCl 0.25 M

3 NaCl 0.50 M

4 NaCl 1.0 M

5 NaCl 2.0 M

6 NaCl 4.0 M

อ.ดร. จกั รีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชิงฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 16

9. คาถามท้ายการทดลอง

1. dV1 กบั dV2 มีความสมั พนั ธ์กนั อยา่ งไร
2. อภิปรายกราฟของ V1และ V2 กบั m ให้สอดคล้องกบั คาตอบของข้อ 1
3. พกิ โนมเิ ตอร์ (Pycnometer) คอื อะไร (ให้วาดรูปประกอบด้วย) สามารถใช้วดั ความหนาแนน่ ได้อยา่ งไร

4. ทาไมความหนาแนน่ จงึ ขนึ ้ กบั อณุ หภมู ิ ความหนาแน่นของของเหลว (liquid) ปกติ และนา้ (water) เปลี่ยนแปลง

กบั อณุ หภมู อิ ยา่ งไร

5. บอกวิธีมา 1 วธิ ี ในการหาความหนาแนน่ ของแก๊ส (Gases) ของเหลว (Liquids) และของแขง็ (solids)

6. บอกนิยาม (Definition) และหนว่ ย (Unit) ของคาศพั ท์ตอ่ ไปนี ้

ก. โมล (Mole) ข. โมลาร์ริตี (Molarity)

ค. โมแลลลิตี (Molality) ง. ปริมาตรโมลาร์ (Molar volume)

จ. ปริมาตรโมลาร์ยอ่ ย (Partial molar volume) ฉ. มวลโมเลกลุ (Molar mass)

อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

242311 เคมีเชงิ ฟิ สกิ ส์ 1 (Physical Chemistry 1) 17
10. เอกสารอ้างองิ

1. C.W. Garland, J.W. Nibler and D.P. Shoemaker, Experiments in Physical Chemistry: VII. Solutions 9.
Partial Molar Volume, 7th ed., 2003, McGraw-Hill Inc., New York. 172-178.

2. Millero, F.J., Apparent and partial molal volume of aqueous sodium chloride solutions at various
temperatures, J. Phys. Chem. 1970, 74(2), 356-62.

3. Density table for distilled water: source: https://www.simetric.co.uk/si_water.htm

อ.ดร. จกั รีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์