ตัวอย่าง Plan LAB CMC 2_2564

ตัวอยา่ งการเขียนวางแผนการทดลอง
1. ปฏบิ ัตกิ ารที่ 6
การหาค่าความเข้มข้นวกิ ฤติของการเกดิ ไมเซลลโ์ ดยใช้สยี ้อมอะคริดนี ออรเ์ รนท์
(Determination of Critical Micelle Concentration Using Acridine Orange Dye Probe)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. วนั ทที่ าการทดลอง...........................................................
3. วัตถุประสงคก์ ารเรียนรู้ เพอื่ ใหน้ ิสิตสามารถ

1. ใชเ้ คร่อื งมอื เพ่อื เตรียมสารละลายของสารลดแรงตงึ ผวิ (Surfactant) และสารละลายสีย้อม (Dye) ได้

2. ใชเ้ ครื่อง UV – Visible Spectrophotometer เพ่ือวดั สเปกตรัม (spectrum) ค่าการดดู กลนื แสง

(Absorbance) ของสารละลายได้

3. ใชเ้ คร่ือง Fluorescence Spectrophotometer เพ่อื วดั สเปกตรัม (spectrum) คา่ ความเข้มแสง (Intensity)

ของสารละลายได้

4. ใชโ้ ปรแกรม Excel สรา้ งกราฟ (Graph) เพ่ือหาค่าความเข้มขน้ วิกฤตขิ องการเกดิ ไมเซลล์ (Critical

Micelle Concentration) ของสารลดแรงตงึ ผวิ โดยการยอ้ มสดี ว้ ยอะครดิ นี ออเรนทด์ ว้ ยวธิ กี ารทา curve fitting ได้

4. อุปกรณใ์ นการทดลอง จานวน 1 เครอ่ื ง
1. เครอ่ื ง UV – Visible Spectrophotometer

2. เครอ่ื ง Fluorescence Spectrophotometer จานวน 1 เคร่อื ง

2. บีกเกอร์ (Beaker) ขนาด 50 mL จานวน 2 ใบ

3. ปิเปต (Graduated pipette) ขนาด 10.0 mL จานวน 1 อนั
4. ปิเปต (Bulb-pipette) ขนาด 5.0 mL จานวน 1 อนั

5. ขวดปรบั ปรมิ าตร (Volumetric flask) ขนาด 100 mL จานวน 2 ใบ

6. ขวดปรบั ปรมิ าตร (Volumetric flask) ขนาด 25 mL จานวน 15 ใบ

7. ขวดนา้ กล่นั จานวน 1 ขวด

8. เครอ่ื งช่งั 4 ตาแหนง่ จานวน 1 เครอ่ื ง

9. คิวเวต (Cuvette) สาหรบั เคร่อื ง UV – Visible Spectrophotometer จานวน 2 อนั

10. ควิ เวต (Cuvette) สาหรบั เครอื่ ง Fluorescence Spectrophotometer จานวน 1 อนั

5. สารเคมี
1. สารลดแรงตงึ ผิว (Surfactant): โซเดยี มโดเดกซิวซลั เฟต (Sodium dodecyl sulphate, SDS)

2. สียอ้ ม (Dye): อะครดิ นี ออเรนท์ (Acridine orange, AO)

3. นา้ กล่นั (Distilled water, H2O)

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 1

6. วิธีการทดลอง
1.เตรียมสารละลายของสียอ้ มอะคริดนี ออรเ์ รนท์ (Acridine orange, AO) เข้มข้น 5.9 x 10-5 M
ซง่ึ เตรียมไดจ้ ากการช่งั สียอ้ มนี้ 0.0026 g แลว้ นาไปละลายในนา้ ในขวดวดั ปรมิ าตร (volumetric flask) 100 mL

(หมายเหต:ุ การช่งั สารในปรมิ าณนอ้ ยมาก ควรใชก้ ระดาษช่งั สารและทาดว้ ยความระมดั ระวงั เป็นพเิ ศษ)

รูปที่ 1 แสดงการเตรยี มสารละลายของสียอ้ ม AO ท่คี วามเขม้ ขน้ 5.9  10-5 M

2. เตรียมสารละลายของสารลดแรงตึงผิวโซเดียมโดเดกซิวซัลเฟต (Sodium dodecyl sulfate, SDS) เข้มข้น
0.0205 M
ซง่ึ เตรียมไดจ้ ากการช่งั สารนี้ 0.5918 g แลว้ นาไปปรบั ปรมิ าตรดว้ ยนา้ ในขวดวดั ปรมิ าตร (volumetric flask) 100 mL

รูปท่ี 2 แสดงการเตรยี มสารละลายของสารลดแรงตงึ ผวิ SDS ท่คี วามเขม้ ขน้ 0.0205 M

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 2

3. ปิเปตสารละลายสยี อ้ ม AO (ขอ้ 1) ปรมิ าตร 5.0 mL ลงในขวดวดั ปรมิ าตรขนาด 25.0 mL จานวน 15 ใบ
โดยใชป้ ิเปต (bulb-pipette) 5.0 mL

Flask No: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AO (mL) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0

4. ปิเปตสารละลาย SDS (ข้อ 2) ท่ไี ดเ้ ตรยี มไวใ้ สต่ ามลงไปในขวดทงั้ 15 ใบ ดว้ ยปรมิ าตรตามตารางท่ี 1
โดยใชป้ ิเปต (graduated pipette) แลว้ ปรบั ปรมิ าตรทกุ ขวดเป็น 25 mL ดว้ ยนา้ กล่นั พรอ้ มทงั้ บนั ทกึ สขี องสารละลาย

Flask No: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
SDS (mL) 0.0 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 13.0 15.0

5. นาสารละลายท่ีเตรียมไดจ้ ากข้อ 4 ใส่ลงใน cuvette แลว้ สเกนสเปกตรมั ในช่วงความยาวคล่ืน 300 - 800 nm ดว้ ย
ความเรว็ 1,000 รอบ/นาที
6. จากสเปคตรมั ท่ีได้ ใหเ้ ลือกบนั ทึกค่าการดดู กลืนแสงท่ี 3 ค่า คือ ท่ีความยาวคล่ืนท่ีมีการดดู กลืนแสงสงู สดุ ( max ),
ความยาวคล่นื 500 nm และ 550 nm
7. ถ่ายรูปสเปคตรมั ทงั้ 15 สเปคตรมั จากหนา้ จอคอมพวิ เตอร์

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 3

วิธกี ารทดลองสรุปเป็ นแผนภาพได้ดังนี้
ขั้นตอนท่ี 1 เตรยี มสารละลายสยี อ้ ม AO และสารลดแรงตงึ ผวิ SDS

ขน้ั ตอนท่ี 2 เตรียมสารละลายผสมระหวา่ ง AO และ SDS ตามปรมิ าตรท่กี าหนด

Flask No: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AO (mL) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
SDS (mL) 0.0 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 13.0 15.0

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 4

รายงานผลการทดลอง
เร่ือง การหาคา่ ความเข้มข้นวกิ ฤตขิ องการเกดิ ไมเซลสโ์ ดยใชส้ ีย้อมอะคริดีนออรเ์ รนท์
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ทาการทดลองวันท.ี่ ............เดอื น........................................พ.ศ. .................. เวลา..............................
Sec. ………… กลุ่มท.่ี ............
ผู้ร่วมทาการทดลอง
1. ……………………………………………….รหสั นิสิต........................สาขา........................................
2. ……………………………………………….รหสั นิสิต........................สาขา........................................
3. ……………………………………………….รหสั นิสิต........................สาขา........................................
4. ……………………………………………….รหสั นิสิต........................สาขา........................................
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7. การบนั ทกึ ผลการทดลอง
1. อณุ หภมู หิ อ้ งขณะทาการทดลอง = …………………… 0C

2. นา้ หนกั AO: นา้ หนกั ท่ีคานวณ......................................g ท่ชี ่งั ไดจ้ รงิ = ……………………………. g

3. นา้ หนกั SDS: ท่ีนา้ หนกั ท่ีคานวณ..................................g ท่ีช่งั ไดจ้ รงิ = ……………………………. g

ตารางบนั ทกึ ผลการทดลอง จากเครื่อง UV-Visible Spectrophotometer

No. AO (mL) SDS (mL) [SDS] (M) max (nm) Absorbance 550 nm การเทยี บสีดว้ ยตา
max (nm) 500 nm
1 5.0 0
2 5.0 0.5
3 5.0 1.0
4 5.0 2.0
5 5.0 3.0
6 5.0 4.0
7 5.0 5.0
8 5.0 6.0
9 5.0 7.0
10 5.0 8.0
11 5.0 9.0
12 5.0 10.0
13 5.0 11.0
14 5.0 13.0
15 5.0 15.0

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 5

ตารางบันทกึ ผลการทดลอง จากเครื่อง Fluorescence Spectrophotometer

No. AO (mL) SDS (mL) [SDS] (M) excitation Intensity (a.u.) การเทยี บสดี ว้ ยตา

(nm) 525 nm 530 nm

1 5.0 0 436
2 5.0 0.5 436
3 5.0 1.0 436
4 5.0 2.0 436
5 5.0 3.0 436
6 5.0 4.0 436
7 5.0 5.0 436
8 5.0 6.0 436
9 5.0 7.0 436
10 5.0 8.0 436
11 5.0 9.0 436
12 5.0 10.0 436
13 5.0 11.0 436
14 5.0 13.0 436
15 5.0 15.0 436

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 6

การวิเคราะหข์ ้อมลู (Treatment of Data)
1. นาสเปกตรมั ทงั้ 15 สเปกตรมั ท่ีไดจ้ ากขอ้ 7 มาวิเคราะหแ์ ลว้ ตอบคาถามวา่ สเปกตรมั ของสารละลายท่ีเกดิ ไมเซลล์

แตกตา่ งจากสเปกตรมั (spectrum) อ่นื ๆ อยา่ งไร

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 7

2. นาข้อมูลท่ีไดจ้ ากข้อ 6 มาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรของสารละลาย SDS (mL) กับค่าการ
ดูดกลืนแสง ท่ีความยาวคล่ืนท่ีมีการดูดกลืนแสงสูงสุด ( max ), ความยาวคล่ืน 500 nm และ 550 nm พรอ้ มวิจารณ์
กราฟท่ีได้

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 8

3. หาคา่ ความเขม้ ขน้ วกิ ฤติของการเกดิ ไมเซลล์ (CMC) ของสารลดแรงตงึ ผวิ โดย
3.1 เขียนกราฟแสดงความสมั พนั ธร์ ะหว่างปริมาตรของสารละลาย SDS (mL) กับค่าการดูดกลืนแสงท่ี 500 nm

กราฟที่ได้จะมีลักษณะเป็ นโค้งคล้ายตัวเอส (Sigmoidal curve) ตาแหน่งก่ึงกลางของกราฟก็คือ ปริมาตรของ SDS ท่ี
พอดใี นการเกดิ ไมเซลลข์ องสารลดแรงตงึ ผวิ ปรมิ าตรคา่ นีน้ าไปคานวณเป็นความเขม้ ขน้ เพ่อื เปรยี บเทียบกบั ค่าความเขม้ ขน้
ท่ีหาไดต้ ามวิธีขอ้ 2.2

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 9

3.2 เขียนกราฟแสดงความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความเขม้ ขน้ ของสารละลาย SDS (M) กบั ค่าการดดู กลืนแสงท่ี 500 nm
กราฟทไ่ี ดจ้ ะมลี ักษณะเป็ นโคง้ คล้ายตวั เอส (Sigmoidal curve) ตาแหนง่ กึง่ กลางของกราฟก็คอื ความเขม้ ขน้ ของ SDS
ท่พี อดีในการเกิดไมเซลลข์ องสารลดแรงตงึ ผวิ เรยี กจดุ นวี้ า่ ความเขม้ ขน้ ท่ีเหมาะสมของการเกิดไมเซลล์ (CMC)

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 10

3.3 เปรยี บเทยี บคา่ CMC ท่หี าไดจ้ ากวิธีในขอ้ 3.1 และ 3.2 พรอ้ มวจิ ารณผ์ ล

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 11

4. เปรยี บเทยี บคา่ CMC ท่ไี ดจ้ ากการทดลองครงั้ นี้ กบั คา่ ท่ีมีรายงานไวใ้ นเอกสารอา้ งอิง (J. Chem. Educ.,
1978, 55, 342) คานวณหาคา่ ความคลาดเคล่อื น พรอ้ มวิจารณผ์ ล

ตามสมการ %Error = CMCexperimental - CMCliterature x100
CMCliterature

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 12

คาถาม (Questions)
1. ใหเ้ ขียนโครงสรา้ งทางเคมีของสารลดแรงตงึ ผิวโซเดยี มโดเดกซลิ ซลั เฟต (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS) และสียอ้ ม
อะครดิ นี ออเรนท์ (Acridine Orange, AO)
2. ไมเซลล์ (Micelle) คืออะไร และใหน้ ยิ ามพรอ้ มวาดภาพประกอบ และอธิบายคาวา่ คา่ ความเขม้ ขน้ วิกฤตขิ องการเกดิ
ไมเซลล์ (Critical micelle concentration, CMC) ดว้ ย
3. ใหอ้ ธิบายว่าทาไมถึงเกิดการเปล่ียนแปลงของค่าการดดู กลืนแสงของสารละลายท่ีตาแหน่ง CMC และทาไมค่าการ
ดดู กลืนแสงไม่เพม่ิ ขนึ้ เม่ือความเขม้ ขน้ ของ SDS เพม่ิ ขนึ้
4. มีวิธีการใดบา้ งท่ใี ชห้ าค่า CMC ได้
5. เพราะเหตใุ ด การทดลองนีจ้ งึ เลือกบนั ทกึ คา่ การดดู กลืนแสงท่ีความยาวคล่นื 500 nm

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 13

เอกสารอ้างองิ (References)
1. C. Tanford, “The hydrophobic Effect”, 1973, J. Wiley, New York.
2. E.H. Cordes(Ed.), “Reaction Kinetics in Micelle”, 1973, Plenum Press, New York.
3. D.J. Fendlar and J.H. Fendlar, Micellar. Catalysis in Organic Reactions: Kinetic and Mechanistic
Implications. Adv. Phys. Org. Chem., 1970, 8, 271-406.
*4. M. Rujimethabhas and P. Wilairat, Determination of critical micelle concentration using acridine orange
dye probe. An undergraduate experiment. J. Chem. Educ., 1978, 55, 342.
5. A. Dominguez, A. Fernandez, N. Gonzalez, E. Iglesias and L. Montenegro. Determination of Critical
Micelle Concentration of Some Surfactants by Three Techniques. J. Chem. Educ., 1997, 74 (10), 1227.

ดร. จกั รีสิทธ์ิ จินดาวงศ:์ 242312 Physical Chemistry II 14