เฉลยขอสอบพรอมค ำอธบำยฉบบท 1

เรยบเรยง : ณรงคฤทธ โสสะ นกศกษาเคม ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน

8/10/2011

ขอสอบปลายภาค เคมวเคราะหเชงสเปคโตรสโคป (Final Examination of Spectroscopic Methods for Chemical Analysis)

เรยบเรยง: ณรงคฤทธ โสสะ

สารละลายเฮกซานอล (hexanol) 1.0%(wt/vol) มคาเปอรเซนตทรานสมท ( percent transmittance, %T) ของแสงอนฟาเรด ( infrared) ท 3360 cm-1 ในเซลลกวาง 1 mm เทากบ 50 % จงค านวณหาคา molar absorptivity

() ของเฮกซานอลทความยาวคลนน (ความหนาแนนของเฮกซานอล เทากบ 0.81 g∙cm-3)

วธท า สงทโจทยตองการทราบ คอ คา Molar absorptivity () ของเฮกซานอล สงทโจทยก าหนดให คอ [Hexanol] = 1.0 %( wt/vol), %T = 50%, b = 1 mm = 0.1 cm และ d = 0.81 g∙cm-3 ขนท 1 หาความเขมขนในหนวย M (molar)

จาก C = 10%Mw

แทนคา = 10 ×1.0%(wt ∙vol −1)

102 g ∙mol −1

= 9.8 × 10-2 M ดงนน ความเขมขนของเฮกซานอล คอ 9.8 × 10-2 M ขนท 2 ค านวณหาคา Molar absorptivity () ของเฮกซานอล

จาก A = bc = 2 – log%T

จดรป = 2−log %T

bc

แทนคา = 2−log 50%

0.1 cm ×9.8 × 10−2M

= 30.7 M-1cm-1 ดงนน คา Molar absorptivity () ของเฮกซานอล คอ 30.7 M-1cm-1

ตอบ คา Molar absorptivity () 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 () ของอะซโตนทความยาวคลนน (ความหนาแนนของอะซโตน เทากบ 0.79 g∙cm-3)

วธท า สงทโจทยตองการทราบ คอ คา Molar absorptivity () ของอะซโตน สงทโจทยก าหนดให คอ [Acetone] = 2.5 vol %, A = 0.5, b = 1 mm = 0.1 cm และ d = 0.79 g∙cm-3 ขนท 1 หาความเขมขนในหนวย M (molar)

จาก C = 10%dMw

แทนคา = 10 ×2.5 vol % ×0.79 g∙cm −3

58 g ∙mol −1

= 0.34 M ดงนน ความเขมขนของอะซโตน คอ 0.34 M

ค าถามขอท 1 (5 คะแนน)

ค าอธบาย การทไมไดน าคา Density มาใชในการค านวณเพราะความเขมขนทโจทยก าหนดมามคาสดสวนทตางกน คอ %wt/vol ในขณะท %wt หรอ %vol ตองน าคา Density มาค านวณดวย

คาทน ามาค านวณตองแปลงหนวยกอนเสมอ ดงน มหนวยเปน M-1cm-1 b มหนวยเปน cm c มหนวยเปน M หรอ

mol∙L-1

ค าถามขอท 2 (5 คะแนน)

ค าอธบาย ในขอนโจทยไดใหความเขมขนทมคาสดสวนทเหมอนกน คอ vol % ดงนนจงตองน าคา Density มาค านวณดวย

เรยบเรยง: ณรงคฤทธ โสสะ

ขนท 2 ค านวณหาคา Molar absorptivity () ของอะซโตน จาก A = bc

จดรป = A

bc

แทนคา = 0.5

0.1 cm ×0.34 M

= 14.7 M-1cm-1 ดงนน คา Molar absorptivity () ของอะซโตน คอ 14.7 M-1cm-1

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

สารคาเฟอน (caffeine) เปนสารเสพตดทผสมในเครองดมหลายชนด ทความยาวคลน 1656 cm-1 มการดดกลนแสง infrared ทสงของหม carbonyl จงเหมาะทจะน ามาหาปรมาณในสารตวอยาง โดยการวดคาดดกลนแสงของสารมาตรฐานแสดงไวในตาราง

ความเขมขนของคาเฟอนมาตรฐาน (M) Absorbance at 1656 cm-1

(ก าหนดใหความหนาแนนของคาเฟอนเทากบ 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

เมอน าเครองดมชนดหนง 1 mL เจอจางดวยน าเปน 10 mL แลวท าการวดคาการดดกลนของแสงทความยาวคลน 1656 cm-1 มคาเทากบ 0.8 จงหาความเขมขมของคาเฟอน ในเครองดมชนดนในหนวยของความเขมขน

A) Molarity (1 คะแนน) B) %vol/vol (3 คะแนน) C) %wt/vol (3 คะแนน) D) ppm (3 คะแนน)

วธท า สงทโจทยตองการทราบ คอ ความเขมขนในหนวย Molarity, vol%, %wt/vol และ ppm

สงทโจทยก าหนดให คอ A = 0.8, d = 1.23 g∙cm-3 และ dilution factor = 10 ขนท 1 น าขอมลทไดจากตารางไปเขยนกราฟโดยใหแกนตงเปนคาการดดกลนแสง ( absorbance) และ

แกนนอนเปนคาความเขมขนของคาเฟอนมาตรฐาน ดงน

ค าถามขอท 3 (รวม 10 คะแนน)

O

N

N

NN

O

เรยบเรยง: ณรงคฤทธ โสสะ

ขนท 2 หาความเขมขนในหนวย Molarity (1 คะแนน) จากสมการ y = 0.5x เมอ 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 ดงนน ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย Molarity คอ 16 M

ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย Molarity คอ 16 M ขนท 3 หาความเขมขนในหนวย vol% (3 คะแนน)

จาก g

Mw =

CV

1000

จดรปสมการ g = CVMw

1000

แทนคา g = 16 M ×1 mL ×194 g mol −1

1000

= 3.104 g

จะได vol% = 3.104 g ×1 cm 3×100

1.23 g ×1 cm 3

= 252 vol% ดงนน ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย vol% คอ 252 vol%

ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย Molarity คอ 252 vol%

ขนท 4 หาความเขมขนในหนวย %wt vol-1 (3 คะแนน)

จะไดวา %wt vol-1 = 3.104 g ×100 cm 3

1 cm 3

= 310.4 %wt vol-1 ดงนน ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย %wt vol-1 คอ 310.4 %wt vol-1

ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย %wt vol-1 คอ 310.4 %wt vol-1

ขนท 5 หาความเขมขนในหนวย ppm (3 คะแนน)

จาก ppm = ปรมาณสาร (mg )

ปรมาตรสาร (𝐿)

แทนคา ppm = 3.104 × 103 mg

1 × 10−3 L

= 3.104 × 106 ppm ดงนน ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย ppm คอ 3.104 × 106 ppm ตอบ ความเขมขนของคาเฟอนในหนวย ppm คอ 3.104 × 106 ppm

เนองจากในตอนแรกน าสารตวอยางมา 1 mL จากนนเจอจางดวยน า 10 mL แสดงวาเจอจางลงไป 10 เทา จงคณความเขมขนจากคาทวดไดดวย dilution factor

มวลโมเลกลของคาเฟอน คอ 194 g mol-1