ตัวอย่างการเขียนแผนการทดลอง LAB 6

ตัวอย่างการเขียนวางแผนการทดลอง
1. การทดลองท่ี 6
การหาจุดยเู ทกตกิ ของระบบไบฟี นิลกับแนฟธาลนี โดยการสร้างแผนผังวฏั ภาค

(Determination of Eutectic Point of Biphenyl-Naphthalene System by Constructing Phase Diagram)

2. วันทที่ าการทดลอง...........................................................

3.วัตถุประสงคก์ ารเรียนรู้ (Learning objective) เพ่อื ใหน้ สิ ิตสามารถ
1. สรา้ งเสน้ โคง้ การเย็นตวั (Cooling curve) ของระบบไบฟีนิลกบั แนฟธาลีนได้
2. สรา้ งแผนผงั วฏั ภาค (Phase diagram) ของระบบไบฟีนิลกบั แนฟธาลนี ได้
3. หาจุดยูเทกติก (Eutectic point) ซ่ึงประกอบดว้ ยองคป์ ระกอบยเู ทกติก (Eutectic composition) กับอุณหภูมิยู

เทกติก (Eutectic temperature) ของระบบไบฟี นลิ กบั แนฟธาลีนได้

4.อุปกรณใ์ นการทดลอง (Equipment) จานวน 3 ชดุ
1. หลอดทดลองพรอ้ มแจค็ เกท็ แท่งคนสาร และจดุ คอรก์ จานวน 3 อนั
2. เทอรโ์ มมเิ ตอร์ (Thermometer) จานวน 3 ใบ
3. บีกเกอร์ (Beaker) ขนาด 1000 mL จานวน 1 เคร่อื ง
4. เครอ่ื งใหค้ วามรอ้ นพรอ้ มคนสาร (Hot plate and stirrer)

5. สารเคมี (Materials)
1. แนฟธาลนี (Naphthalene, C10H8) มวลโมเลกลุ 128 g mol-1, m.p. = 78.2-80.26 0C

2. ไบฟี นิล (Biphenyl, C12H10) มวลโมเลกลุ 154 g mol-1, m.p. = 69.2 0C

(a) (b)
รูปที่ 1 โครงสรา้ งทางเคมี (Chemical structure) ของสาร (a) Naphthalene และ (b) Biphenyl

ดร. จกั รีสิทธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 1

6. วิธกี ารทดลอง (Procedure)
1. ช่งั แนฟธาลนี 5.00 กรมั ใสใ่ นหลอดทดลอง
2. นาไปจ่มุ ในนา้ เดือดจนกระท่งั ของแขง็ ละลายหมด อณุ หภมู ิของสารตอนเร่มิ ตน้ จะเป็นเท่าใดก็ได้ แตต่ อ้ งใหส้ าร
หลอมเหลวเป็นของเหลวใหห้ มด
3. สวมหลอดทดลองลงในหลอดแจ็คเกท็ แลว้ เสียบเทอรโ์ มมิเตอรล์ งไป คนของเหลวอย่างสม่าเสมอ พรอ้ มกบั อ่าน
อณุ หภมู ิทกุ ๆ 30 วินาที บนั ทกึ เวลาและอณุ หภมู ลิ งในสมดุ บนั ทกึ ผลการทดลอง
4. หลงั การของเหลวเร่มิ เปล่ียนแปลงเป็นของแข็ง ใหท้ าเคร่อื งหมายดอกจนั ทร์ (*) ท่ีอณุ หภมู ินนั้ ไวด้ ว้ ย แตย่ งั คงให้
อา่ นอณุ หภมู ิทกุ ๆ 30 วินาที ตอ่ ไปอกี ประมาณ 5 นาที จงึ หยดุ การทดลอง
5. เติมไบฟี นิล 3.00 กรมั ลงในหลอดทดลองหลอดเดิม แลว้ ทาตามขนั้ ตอนในขอ้ 2-4
6. เติมไบฟี นิลครงั้ ละ 3.00 กรมั จนครบจานวน 12 กรมั
7. ช่งั ไบฟี นิล 5.00 กรมั ใสใ่ นหลอดทดลองหลอดใหม่ แลว้ ทาตามขนั้ ตอนในขอ้ 2-4

• หมายเหตุ ในหลอดทดลองท่ีมีสารบริสทุ ธิ์ (ขอ้ 6, 7) ใหจ้ ่มุ หลอดทดลองในนา้ เดอื ดจนอณุ หภมู ิสารละลายสงู
กวา่ 85°C จงึ เรม่ิ ทาตามขอ้ 2 กอ่ นนาเขา้ แจ็คเก็ท

วธิ ีการทดลอง สรุปเป็ นแผนภาพไดด้ งั นี้

ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 2

รายงานผลการทดลอง
เร่ือง การหาจุดยเู ทกตกิ ของระบบไบฟี นิลกบั แนฟธาลนี โดยการสร้างแผนผังวัฏภาค
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ทาการทดลองวันท.ี่ ............เดอื น........................................พ.ศ. .................. เวลา..............................
Sec. ………… กลุ่มท.่ี ............
ผู้ร่วมทาการทดลอง
1. ……………………………………………….รหสั นิสติ ........................สาขา........................................
2. ……………………………………………….รหสั นิสติ ........................สาขา........................................
3. ……………………………………………….รหสั นิสติ ........................สาขา........................................
4. ……………………………………………….รหสั นิสิต........................สาขา........................................
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7. การบนั ทกึ ผลการทดลอง
1. อณุ หภมู ิหอ้ งขณะทาการทดลอง = …………………… 0C

การเตรียมตัวอยา่ ง

หลอดที่ สารตวั อยา่ ง นา้ หนักทต่ี ้องการ (g) นา้ หนักทช่ี ่ังได้จริง (g)

1 แนฟธาลีน (Naphthalene) 5.00
ไบฟี นลิ (Biphenyl) 0.00
5.00
2 แนฟธาลีน (Naphthalene) 3.00
ไบฟี นิล (Biphenyl) 5.00
6.00
3 แนฟธาลนี (Naphthalene) 5.00
ไบฟี นิล (Biphenyl) 9.00
5.00
4 แนฟธาลนี (Naphthalene) 12.00
ไบฟี นิล (Biphenyl) 0.00
5.00
5 แนฟธาลีน (Naphthalene)
ไบฟี นลิ (Biphenyl)

6 แนฟธาลนี (Naphthalene)
ไบฟี นิล (Biphenyl)

ดร. จกั รีสทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 3

ตารางบนั ทกึ ผลการทดลอง

Time (s) Nap (oC) N5B3 (oC) N5B6 (oC) N5B9 (oC) N5B12 (oC) Bip (oC)
0
30 4
60
90

120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720
750
780
810
840
870
900
930
960
990
1020
1050
1080
1110
1140
1170
1200
1230
1260
1290
1320
1350

ดร. จกั รสี ิทธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications

Time (s) Nap (oC) N5B3 (oC) N5B6 (oC) N5B9 (oC) N5B12 (oC) Bip (oC)
1380
1410
1440
1470
1500
1530
1560
1590
1620
1650
1680
1710
1740
1770
1800
1830
1860
1890
1920
1950
1980
2010
2040
2070
2100
2130
2160
2190
2220
2250
2280

2310

2340

2370

2400

2430

2460

2490

2520

2550

2580

2610

2640

2670

2700

2730

2760

ดร. จกั รสี ิทธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 5

Time (s) Nap (oC) N5B3 (oC) N5B6 (oC) N5B9 (oC) N5B12 (oC) Bip (oC)
2790
2820
2850
2880
2910
2940
2970
3000

ดร. จกั รสี ิทธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 6

การวเิ คราะหข์ อ้ มูล (Treatment of data)
1. แสดงการคานวณหาคา่ เศษสว่ นโมล (Mole fraction) ของระบบไบฟีนลิ -แนฟธาลนี โดยใชค้ า่ นา้ หนกั ท่ีช่งั ได้

❖ 1.1 คานวณโมล (mole) ของของระบบไบฟี นิล-แนฟธาลนี

สมการทใี่ ช้ในการคานวณ คือ n= g
M .w.

หลอดที่ 1: nNap = g = 5.00 g nBip = g = 0g
แนฟธาลนี 5.00 g และไบฟีนิล 0 g M .w. 128 g/mol M .w. 154 g/mol

หลอดที่ 2:  nNap = 0.0391 mol nBip = 0 mol
แนฟธาลีน 5.00 g และไบฟีนิล 3.00 g

หลอดท่ี 3:
แนฟธาลีน 5.00 g และไบฟีนลิ 6.00 g

หลอดท่ี 4:
แนฟธาลนี 5.00 g และไบฟีนลิ 9.00 g

หลอดท่ี 5:
แนฟธาลีน 5.00 g และไบฟีนิล 12.00 g

หลอดท่ี 6:
แนฟธาลนี 0 g และไบฟีนิล 5.00 g

ดร. จกั รีสทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 7

❖ 1.2 คานวณเศษสว่ นโมล (Mole fraction) ของระบบไบฟี นิล-แนฟธาลนี

nNap nBip
nNap + nBip nNap + nBip
สมการทใี่ ช้ในการคานวณ คอื และxNap= xBip =

หลอดท่ี 1: xNap = 0.0391 mol mol xBip = 0.039 0 mol 0 mol
แนฟธาลนี 5.00 g และไบฟีนิล 0 g 0.0391 mol + 0 mol +

หลอดท่ี 2:  xNap = 1.0000  xBip = 0
แนฟธาลนี 5.00 g และไบฟีนิล 3.00 g

หลอดที่ 3:
แนฟธาลนี 5.00 g และไบฟีนิล 6.00 g

หลอดที่ 4:
แนฟธาลนี 5.00 g และไบฟีนลิ 9.00 g

หลอดท่ี 5:
แนฟธาลีน 5.00 g และไบฟีนลิ 12.00 g

หลอดที่ 6:
แนฟธาลีน 0 g และไบฟีนิล 5.00 g

ผลการคานวณหาคา่ เศษสว่ นโมล (Mole fraction) ของระบบไบฟี นิล-แนฟธาลนี โดยใช้ค่านา้ หนักทช่ี ่ังได้
สรุปไดด้ ังตารางขา้ งล่างนี้

No. Weight (g) Mole (mol) Mole fraction (x) T* (oC)
Nap. Bip. Nap. Bip. Nap. Bip

1 5.00 0 0.0391 0 1.0000 0

2 5.00 3.00

3 5.00 6.00

4 5.00 9.00

5 5.00 12.00

6 0 5.00

ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 8

2. ใชโ้ ปรแกรม Microsoft Excel เขียนกราฟการเยน็ ตวั (Cooling curve) จากความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอุณหภมู ิ
(Temperature, oC) กบั เวลา (Time, s) ของแต่ละหลอดทดลองเพ่ือหาจดุ เยอื กแข็งของไบฟีนิลบรสิ ทุ ธิ์ (freezing
point of pure biphenyl) จดุ เยือกแขง็ ของแนฟธาลนี บรสิ ทุ ธิ์ (freezing point of pure naphthalene) และจดุ เยือก

แขง็ ของของผสมระหวา่ งไบฟี นลิ กบั แนฟธาลีน (freezing point of mixture for biphenyl and naphthalene) ท่มี ี

องคป์ ระกอบตา่ งๆ โดยใหเ้ ขียนขอ้ มลู ของทกุ เศษสว่ นโมลในกราฟเดยี วกนั

ดร. จกั รีสทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 9

3. จากกราฟการเย็นตวั (Cooling curve) ท่ีไดใ้ นขอ้ 2 ใหใ้ ชโ้ ปรแกรม Microsoft Excel เขียนกราฟแสดงแผนผังวัฏ
ภาค (Phase diagram) จากความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอุณหภมู ิ (T*) และเศษส่วนโมลของระบบไบฟี นิล-แนฟธาลนี
ทอ่ี งคป์ ระกอบต่างๆ พรอ้ มทงั้ เขียนรายละเอยี ดในแผนผงั วฏั ภาคใหส้ มบรู ณ์

ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 10

4. จากแผนผงั วฏั ภาค (Phase diagram) ท่ไี ดใ้ นขอ้ 3 ใหบ้ อกองคป์ ระกอบยเู ทกตกิ (eutectic composition, XE) และ
อุณหภมู ิยูเทกติก (eutectic temperature, TE) วา่ มคี า่ เทา่ ใด พรอ้ มระบใุ นแผนผงั ใหช้ ดั เจนดว้ ย

ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 11

เอกสารอา้ งอิง (References)
1. H. Howard Lee, and J. C. Warner. The System Biphenyl-Bibenzyl-Naphthalene. Nearly
Ideal Binary and Ternary Systems. J. Am. Chem. Soc., 1935, 57 (2), 318–321.
2. Paul P. Blanchette, The binary liquid-solid phase diagram of naphthalene-p-dichlorobenzene: An physical
chemistry laboratory experiment, J. Chem. Educ., 1987, 64 (3), 267.
3. Michael J. Smith, and Eduardo Falcão. Equipment for a Low-Cost Study of the Naphthalene-Biphenyl Phase
Diagram. J. Chem. Educ., 1999, 76 (5), 668-670.
4. Jürgen Gallus et. al. Binary Solid–Liquid Phase Diagrams of Selected Organic Compounds. A Complete
Listing of 15 Binary Phase Diagrams. J. Chem. Educ. 2001, 78(7), 961-964.
5. J. Charles Williamson, Interactive Two-Component Phase Diagrams J. Chem. Educ. 2009, 86, 5, 65..

ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 12