ขอสอบปลายภาค เคมวเคราะหเชงสเปคโตรสโคป

(Final Examination of Spectroscopic Methods for Chemical Analysis

เฉลยขอสอบ

เรยบเรยง นกศกษาเคม ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร

มหาวทยาลยอบลราชธาน

8/10/2011

เคมวเคราะหเชงสเปคโตรสโคป

Spectroscopic Methods for Chemical Analysis

ขอสอบพรอมคาอธบาย

ฉบบท� 1

เรยบเรยง : ณรงคฤทธ� โสสะ

นกศกษาเคม ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร

มหาวทยาลยอบลราชธาน

8/10/2011

เคมวเคราะหเชงสเปคโตรสโคป Spectroscopic Methods for Chemical Analysis)

สารละลายเฮกซานอล (hexanol) 1.0%(wt/vol) มคาเปอรเซนตทรานสมท (percent transmittance, %T) ของ

แสงอนฟาเรด (infrared) ท� 3360 cm-1 ในเซลลกวาง 1 mm เทากบ 50 % จงคานวณหาคา molar absorptivity

(ε) ของเฮกซานอลท�ความยาวคล�นน� (ความหนาแนนของเฮกซานอล เทากบ 0.81 g∙cm-3)

วธทา ส�งท�โจทยตองการทราบ คอ คา Molar absorptivity (ε) ของเฮกซานอล

ส�งท�โจทยกาหนดให คอ [Hexanol] = 1.0 %( wt/vol), %T = 50%, b = 1 mm = 0.1 cm และ d = 0.81

g∙cm-3

ข�นท� 1 หาความเขมขนในหนวย M (molar)

จาก C = 10%

Mw

แทนคา = ��×�.�%(��∙�����)

��∙�����

= 9.8 × 10-2 M

ดงน�น ความเขมขนของเฮกซานอล คอ 9.8 × 10-2 M

ข�นท� 2 คานวณหาคา Molar absorptivity (ε) ของเฮกซานอล

จาก A = εbc = 2 – log%T

จดรป ε = ���%

��

แทนคา = �����%

�.����.������

= 30.7 M-1cm-1

ดงน�น คา Molar absorptivity (ε) ของเฮกซานอล คอ 30.7 M-1cm-1

ตอบ คา Molar absorptivity (ε) ของเฮกซานอล คอ 30.7 M-1cm-1

สารละลายอะซโตน (acetone) 2.5%(vol/vol) มคาการดดกลน (absorbance, A) ของแสงอนฟาเรดท� 1719 cm-1

เทากบ 0.5 ในเซลลกวาง 1 mm จงหาคา molar absorptivity (ε) ของอะซโตนท�ความยาวคล�นน� (ความ

หนาแนนของอะซโตน เทากบ 0.79 g∙cm-3)

วธทา ส�งท�โจทยตองการทราบ คอ คา Molar absorptivity (ε) ของอะซโตน

ส�งท�โจทยกาหนดให คอ [Acetone] = 2.5 vol %, A = 0.5, b = 1 mm = 0.1 cm และ d = 0.79 g∙cm-3

ข�นท� 1 หาความเขมขนในหนวย M (molar)

จาก C = 10%d

Mw

แทนคา = ��×.����%×�.��∙����

��∙�����

= 0.34 M

ดงน�น ความเขมขนของอะซโตน คอ 0.34 M

คาถามขอท� 1

(5 คะแนน)

คาอธบาย

การท�ไมไดนาคา Density

มาใชในการคานวณเพราะ

ความเขมขนท�โจทยกาหนดมามคาสดสวนท�ตางกน คอ %wt/vol ในขณะท� %wt หรอ

%vol ตองนาคา Density มา

คานวณดวย

คาท� นามาคานวณตองแปลงหนวยกอนเสมอ ดงน� ε มหนวยเปน M-1cm-1

b มหนวยเปน cm

c มหนวยเปน M หรอ

mol∙L-1

คาถามขอท� 2

(5 คะแนน)

คาอธบาย

ในขอน� โจทยไดใหความ

เ ข ม ข น ท� ม ค า ส ด ส ว น ท�เหมอนกน คอ vol % ดงน�นจงตองนาคา Density มา

คานวณดวย

ข�นท� 2 คานวณหาคา Molar absorptivity (ε) ของอะซโตน

จาก A = εbc

จดรป ε = �

��

แทนคา = �.�

�.����.���

= 14.7 M-1cm-1

ดงน�น คา Molar absorptivity (ε) ของอะซโตน คอ 14.7 M-1cm-1

ตอบ คา Molar absorptivity (ε) ของอะซโตน คอ 14.7 M-1cm-1

สารคาเฟอน (caffeine) เปนสารเสพตดท�ผสมในเคร�องด�มหลายชนด ท�ความยาวคล�น 1656 cm-1 มการดดกลน

แสง infrared ท�สงของหม carbonyl จงเหมาะท�จะนามาหาปรมาณในสารตวอยาง โดยการวดคาดดกลนแสง

ของสารมาตรฐานแสดงไวในตาราง

ความเขมขนของคาเฟอนมาตรฐาน (M) Absorbance at 1656 cm-1

(กาหนดใหความหนาแนนของ

คาเฟอนเทากบ 1.23 g∙cm-3)

0 0

0.2 0.1

0.4 0.2

0.6 0.3

0.8 0.4

1.0 0.5 เม�อนาเคร�องด�มชนดหน�ง 1 mL เจอจางดวยน�าเปน 10 mL แลวทาการวดคาการดดกลนของแสงท�ความยาวคล�น 1656 cm-1 มคาเทากบ 0.8 จงหาความเขมขมของคาเฟอน ในเคร�องด�มชนดน�ในหนวยของความเขมขน

A) Molarity (1 คะแนน)

B) %vol/vol (3 คะแนน)

C) %wt/vol (3 คะแนน)

D) ppm (3 คะแนน)

วธทา ส�งท�โจทยตองการทราบ คอ ความเขมขนในหนวย Molarity, vol%, %wt/vol และ ppm

ส�งท�โจทยกาหนดให คอ A = 0.8, d = 1.23 g∙cm-3 และ dilution factor = 10

ข�นท� 1 นาขอมลท�ไดจากตารางไปเขยนกราฟโดยใหแกนต�งเปนคาการดดกลนแสง (absorbance) และ

แกนนอนเปนคาความเขมขนของคาเฟอนมาตรฐาน ดงน�

คาถามขอท� 3

(รวม 10 คะแนน)

ON

N

NN

O

ข�นท� 2 หาความเขมขนในหนวย Molarity (1 คะแนน)

จากสมการ y = 0.5x

เม�อ y คอ คาการดดกลนแสงท� 1656 cm-1

x คอ ความเขมขนของคาเฟอน

แทนคา 0.8 = 0.5 M-1

x

จะได x = 1.6 M

คณดวยคา dilution factor

1.6 M × 10 = 16 M

ดงน�น ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย Molarity คอ 16 M

ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย Molarity คอ 16 M

ข�นท� 3 หาความเขมขนในหนวย vol% (3 คะแนน)

จาก

�� =

��

����

จดรปสมการ g = ����

����

แทนคา g = ���×���×��������

����

= 2.624 g

จะได vol% = .��×����×���

�.�����

= 213 vol%

ดงน�น ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย vol% คอ 16 M

ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย Molarity คอ 213 vol%

ข�นท� 4 หาความเขมขนในหนวย %wt vol-1 (3 คะแนน)

จะไดวา %wt vol-1 = .��×������

����

= 262.4 %wt vol-1

ดงน�น ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย %wt vol-1 คอ 262.4 %wt vol-1

ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย %wt vol-1 คอ 262.4 %wt vol-1

ข�นท� 5 หาความเขมขนในหนวย ppm (3 คะแนน)

จาก ppm = ปรมาณสาร(�)

ปรมาตรสาร(�)

แทนคา ppm = .��×����

������

= 2.624 ×106 ppm

ดงน�น ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย ppm คอ 2.624 ×106 ppm

ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย ppm คอ 2.624 ×106 ppm

เน�องจากในตอนแรกนาสารตวอยางมา 1 mL จากน�นเจอจางดวยน� า 10 mL แสดง

วาเจอจางลงไป 10 เทา จงคณ

ความเขมขนจากคาท�วดไดดวย dilution factor

มวลโมเลกลของคาเฟอน

คอ 194 g mol-1