ตัวอย่างการเขียน Plan lab LAB 1

1

ตวั อย่างการเขยี นวางแผนการทดลอง (Plan lab)

1.การทดลองท่ี 1
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. ใช้เคร่ืองพิกโนมิเตอร์ (Pycnometer) เพื่อหาคา่ ปริมาตรโมลาร์ยอ่ ยของสารละลายโซเดียมคลอไรดท์ ่ีความ
เข้มข้นตงั้ แต่ 0.25 M – 4.0 M ได้
3. ใช้สมการที่เก่ียวข้อง เพ่ือหาคา่ ปริมาตรโมลาร์ยอ่ ยของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ท่ีความเข้มข้นตงั้ แต่ 0.25
M – 4.0 M ได้

4. อปุ กรณ์ในการทดลอง

1. ขวดวดั ปริมาตร (Density bottle) หรือพกิ โนมเิ ตอร์ (Pycnometer) ขนาด 25 mL
2. บีกเกอร์ (Beaker)
3. ปิเปต (Pipette) ขนาด 25 หรือ 50 mL
4. ขวดปรับปริมาตร (Volumetric flask) ขนาด 100 mL
5. ขวดนา้ กลนั่
6. เครื่องชงั่ 4 ตาแหนง่

5. สารเคมี

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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จกั รีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

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 เข้มขน้ 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)

(2.0 M)(100 mL)
V1 = (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 จนถึง
ขีดท่ีกาหนด จะได้สารละลาย NaCl เข้มข้น 2.0 M ปริมาตร 100 mL ตามต้องการ ดงั รูปท่ี 1

ปรับปริมาตรด้วยนา้ จนถงึ ขดี ทีก่ 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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

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 แล้วเติมนา้ กลนั่ จนถงึ ขีดทก่ี าหนด จะได้สารละลาย NaCl
เข้มข้น 1.0 M ปริมาตร 100 mL ตามต้องการ ดงั รูปท่ี 2

ปรับปริมาตรด้วยนา้ จนถงึ ขีดทีก่ าหนด

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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

4

แบบท่ี 1 วิธีการทดลองข้อ 1 สรุปได้ตามแผนภาพข้างล่างนี้

1. เตรียมสารละลายโซเดยี มคลอไรด์ตามความเข้มข้นทกี่ าหนด

2. ชงั่ ขวดวดั ความหนาแนน่ ท่ีแห้งสนทิ แล้วบนั ทกึ นา้ หนกั ที่ชงั่ 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 นาไปชงั่ ( W0 ) ทาซา้ จนได้นา้ หนกั สองคา่ ท่ีตา่ งกนั น้อยกวา่ ±0.02%

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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

5

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

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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

6

แบบท่ี 2 วิธีการทดลองสรุปเป็ นแผนภาพ (Flow Chart) ได้ดงั นี้
ขัน้ ตอนท่ี 1 การเตรียมสารละลาย NaCl

ขัน้ ตอนท่ี 2 การใช้เครื่อง pycnometer

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

7

7. การบันทกึ ผลการทดลอง

1. อณุ หภมู หิ ้องขณะทาการทดลอง = …………………… 0C
2. อณุ หภมู ิของนา้ บริสทุ ธ์ิขณะทาการทดลอง = …………………… 0C
3. ความหนาแนน่ ของนา้ บริสทุ ธ์ิ ณ อณุ หภมู ขิ ณะทาการทดลอง ( d0 ) = …………………… g/mL (เอกสารอ้างอิง)
4. ปริมาตรของขวดพิกโนมเิ ตอร์ (ท่ีระบขุ ้างขวดท่ีอณุ หภมู ิ = …………0C ) = ……………………….. mL

ตารางบันทกึ ผลการทดลอง

ลาดบั สารตวั อย่าง สัญลักษณ์ 1 นา้ หนัก (g) เฉล่ีย
23

1 ขวดเปลา่ We
2 ขวดบรรจนุ า้ W0
3 ขวดบรรจุ NaCl 0.25 M W0.25
4 ขวดบรรจุ NaCl 0.50 M W0.50
5 ขวดบรรจุ NaCl 1.0 M W1.0
6 ขวดบรรจุ NaCl 2.0 M W2.0
7 ขวดบรรจุ NaCl 4.0 M W4.0

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จกั รีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

8

8. การคานวณ

1. คานวณปริมาตรของขวดวดั ความหนาแนน่ ( V0 ) ณ อุณหภูมิขณะทาการทดลอง (แสดงการตดั หน่วยอยา่ งละเอียด)

โดยใช้สมการ V0 = W0 - We
d0

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จกั รีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

9

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

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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

10

3. คานวณหาความหนาแน่นของสารละลายท่ีมีความเข้มข้นตงั้ แต่ 0.25 M – 4.0 M (แสดงการตดั หน่วยอย่างละเอียด)

โดยใช้สมการ d = W - We
V0

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จกั รีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

11

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

ตอ่ ลิตร (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 คอื ความหนาแนน่ จากการทดลองที่คานวณได้ในข้อ 3.

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จกั รีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

12

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

โดยใช้สมการ V' = 1 M2 - 1000 . W - W0 
 m W0 - We 
d  

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

13

6. ใช้โปรแกรม Microsoft Excel พล็อตกราฟระหว่าง V' กบั m พร้อมลากเส้นแนวโน้มท่ีเป็ นเส้นตรง ความชนั ของ

กราฟท่ีได้คือ 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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

14

7. คานวณหา V1 จากสมการ (18) และ V2 จากสมการ (17)

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

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

เม่ือ 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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

15

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

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

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสิทธ์ิ จนิ ดาวงศ์

16

9. คาถามท้ายการทดลอง

1. dV1 กบั dV2 มีความสมั พนั ธ์กนั อยา่ งไร
2. อภิปรายกราฟของ V1และ V2 กบั m ให้สอดคล้องกบั คาตอบของข้อ 1

3. พิกโนมิเตอร์ (Pycnometer) คืออะไร (ให้วาดรูปประกอบด้วย) สามารถใช้วดั ความหนาแนน่ ได้อยา่ งไร

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

กบั อณุ หภมู อิ ยา่ งไร

5. บอกวธิ ีมา 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)

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์

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.

242111 Physical Chemistry and Applications อ.ดร. จักรีสทิ ธ์ิ จนิ ดาวงศ์