เฉลยขอสอบพรอมค ำอธบำยฉบบท 2

เรยบเรยง : ณรงคฤทธ โสสะ นกศกษาเคม ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน

8/26/2011

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

เรยบเรยง: ณรงคฤทธ โสสะ

การวเคราะหสารผสม (Multi-Component Analysis)

การวเคราะหเชงปรมาณ ของระบบหลายสวนประกอบ สามารถน ามาประยกตใชในการค านวณหาความเขมขนของสารผสมของ Commercial xylene ซงประกอบไปดวย 3 ไอโซเมอรคอ 1,2 dimethylbenzene - (O - Xylene) 1,3 dimethylbenzene - (m - Xylene) และ 1,4 - dimethylbenzene (p - Xylene) เมอน า standard xylene solution ทความเขมขนตางๆ ไปวดคาการดดกลนแสง โดยใช Cyclohexane เปนตวท าละลาย และใชเซลลขนาด 0.1 mm ทงน IR Spectra ของไอโซเมอรทงสามชนดสามารถแสดงไดดงน

ในการวดคาการดดกลนแสงของทงสามไอโซเมอรพบวา o-xylene, m-xylene, p-xylene มคาการดดกลนแสงสงสดทเลขคลน 740, 770 และ 800 cm-1 ตามล าดบ

1) ในกรณทการหาคาการดดกลนแสงของ สำรมำตรฐำนทมควำมเขมขนทเทำกน ซงสวนใหญในการค านวณหาคาการดดกลนแสงของสารตวอยางมกจะใชสตร ดงตอไปน

solution measured noiseA A A

เมอ Asolution คอ คาการดดกลนแสงจรงของสารมาตรฐานหรอสารผสมตวอยาง Ameasured คอ คาการดดกลนแสงของสารมาตรฐานหรอสารผสมตวอยางจากกราฟ

Anoise คอ คาการดดกลนแสงของสญญาณรบกวนจากการวด

2) ในกรณทการหาคาการดดกลนแสงของ สำรมำตรฐำนทมควำมเขมขนทไมเทำกน เราสามารถใชสตร ดงน

measured noise measuredsolution หรอ

Solution SolutionA A AA

เมอ [Solution] คอ ความเขมขนของสารมาตรฐานทใชวด

จากผลการวเคราะหขางตน เราสามารถหาคา Asolution ของไอโซเมอรแตละชนดไดดงน

o-xylene 740 cm-1;

10.440 0.0120.428 ( %)

1 %o xylene volvol

A

เสรมความร

ใชเปน ตวท าละลาย ในขนตอน ผลตยา สยอม สารก าจดศตรพช แลคเกอรและสารเคลอบเงา รวมทง น ามนเชอเพลงส าหรบเครองบน สารชนดน เปนอนตรายเมอสดดมและ สมผสกบผวหนง เสยงตอการเกดความเสยหายอยางรนแรงตอดวงตา ระคายเคองตอระบบทางเดนหายใจและผวหนง

โครงสราง Xylene

CH3

CH3

ค าอธบาย

ในกรณ สำรมำตรฐำนมควำมเขมขนไมเทำกน ท าใหการค านวณตองใชหนวย Asolution(vol%)-1 หมายความวา ทความเขมขน 1 vol% สารตวอยางจะมคาการดดกลนแสงเปน A ในการวเคราะหหาความเขมขนของสารตวอยางจะน าคานไปเทยบหา

ในกรณ สำรมำตรฐำนมควำมเขมขนเทำกน คา Asolution

จะไมมหนวย

Fig.2 IR spectrum of 2 vol%, m-xylene Fig.1 IR spectrum of 1 vol%, o-xylene Fig.3 IR spectrum of 2 vol%, p-xylene

Asolution

เรยบเรยง: ณรงคฤทธ โสสะ

m-xylene 770 cm-1 ;

10.460 0.0150.223 ( %)

2 %m xylene volvol

A

p-xylene 800 cm-1 ;

10.545 0.0150.265 ( %)

2 %p xylene volvol

A

เมอน า 5 vol% Commercial xylene ไปวดคาการดดกลนแสงเพอค านวณหาคาความเขมขนของแตละไอโซเมอรทผสมกนอยในสารผสมชนดน ซงไดแสดง IR spectrum ดงน

Fig.4 IR spectrum of 5% Commercial xylene

จากผลการวเคราะหขางตน เราสามารถหาคา Asolution ของไอโซเมอรแตละชนดไดดงน

o-xylene 740 cm-1 ; Ao-xylene = 0.194 – 0.038 = 0.156 m-xylene 770 cm-1 ; Am-xylene = 0.720 – 0.034 = 0.686 p-xylene 800 cm-1 ; Ap-xylene = 0.133 – 0.030 = 0.103 เมอน าคาการดดกลนแสงเหลานมาหารดวยคาการดดกลนแสงมาตรฐานจะไดคาความเขมขนของแตละไอโซเมอรใน Commercial xylene ในหนวย vol% ดงน

[o-xylene] 740 cm-1 0.156 1 %

0.364 %0.482

volvol

[m-xylene] 770 cm-1 0.686 1 %

3.076 %0.223

volvol

[p-xylene ] 800 cm-1 0.103 1 %

0.389 %0.265

volvol

ในการวเคราะหในลกษณะนแสดงใหเหนวา มกจะเกดความผดพลาดไดงาย เนองจากเปนการยากทจะเลอก baseline ไดเหมาะสมเพราะเกดการซอนทบกนของพค นอกจากนการเบยงเบนของกราฟทไมเปนเสนตรงตามกฎของเบยร -แลมเบรต มกจะไมถกใชประกอบการวเคราะห นอกจากวธการนแลวเรายงสามารถวเคราะหหาปรมาณของสารตวอยางทผสมกนไดดวยวธอนอก ซงจะไมน ามากลาวไวในทน

ค าอธบาย ในการหา baseline หรอเสนฐาน ซงเกดจากการรบกวนของบางสญญาณ (noise signal)ตองวดจำกขวำไปซำย ตำมลกศร เพราะการวดจะเรมวดจากระดบพลงงานต าไปยงระดบพลงงานสง โดยคาดงกลาวแปรผนตรงกบเลขคลน (wave number)

ค าอธบาย ในการหาคาความเขมขนของแตละไอโซเมอร มาจากการเทยบบญญตไตรยางค เชน [o-xylene] ทม Ao-xylene = 0.156 และคาAstd = 0.482 (vol%)-1จะไดวา

ท Astd = 0.482 มความเขมขนเปน 1 vol%

ถา Ao-xylene = 0.156 จะมความเขมขนเปน

0.156/(0.482 (vol%)-1) = 0.364 vol%

o-xylene

m-xylene

p-xylene

เรยบเรยง: ณรงคฤทธ โสสะ

การวเคราะหหาปรมาณของยาชนดหนงทประกอบไปดวย Aspirin, Phenacetin และ Caffein โดยทสารเหลานถกละลายดวย chloroform solution ทงนสารแตละชนดจะแสดงคาการดดกลนแสงของ carbonyl group ทเลขคลนตางกน ซงใน calibration data ทใช NaCl transmission cell ขนาด 0.1 mm แสดงไดดงตารางตอไปน

Component Concentration

(mg ml-1) C=O stretching

wavenumber (cm-1) Absorbance

Aspirin 90 1764 0.217 Phenacetin 65 1511 0.185

Caffein 15 1656 0.123

เมอน ายาตวอยางชนดหนงมาวดคาการดดกลนแสงทสภาวะเดยวกนกบทกลาวมาขางตน ซงไดขอมลดงน และจากขอมลดงกลาว จงหาความเขมขนของ Aspirin, Phenacetin และ Caffein ในหนวย mg ml-1

wavenumber (cm-1) Absorbance 1764 0.207 1511 0.202 1656 0.180

วธท า 1) การหาคา A ของสารมาตรฐานแตละชนด

จากสตร

measured noise

solution SolutionA AA

Aspirin 1764 cm-1;

3 11

0.2172.41 10

90aspirin ml mgmg ml

A

Phenacetin 1511 cm-1 ;

3 11

0.1852.85 10

65phenacetin ml mgmg ml

A

Caffein 1656 cm-1 ;

3 11

0.1238.20 10

15caffein ml mgmg ml

A

2) การหาคา A ของสารตวอยางแตละชนด

[Aspirin] 1

13

0.207 185.9

2.41 10mg ml

mg ml

[Phenacetin] 1

13

0.202 170.9

2.85 10mg ml

mg ml

[Caffein] 1

13

0.180 122.0

8.20 10mg ml

mg ml

ค าถามขอท 1

ค าอธบาย

ในการหาคาความเขมขนของแตละสาร มาจากการเทยบบญญตไตรยางค