- คา pH และความเขมขนของ hydrogen ion มความสมพนธกน

- คา pH ทวดไดจากเครอง pH meter หรอ pH indicator

สามารถน ามาค านวณหาคาความเขมของ H+ ไดดงสมการ

pH = -log [H+]

- คา pH ของสารละลายสามารถวดไดอยางถกตองโดยใช

pH meter ซง calibrate แลวดวย standard buffer หรอ

โดยประมาณจากการใช indicator หรอ pH paper

- เปนกรดออนหรอดางออนซงมสตางกนเมออยในสภาพ ionised และ

unionised

- ตวอยางเชน ฟนอลฟธาลนเปนดางออน มคา pKa 9.7

- ฟนอลฟธาลนในสารละลายทเปนกรดจงอยในสภาพ unionised ซงไมมส

อนดเคเตอร

O

OH

O

OH

Phenolphthalein

- ในสารละลายทเปนดาง ฟนอลฟธาลนจะแตกตวเปนไอออนลบซงมสแดง

(pink or red)

- ถาน ายาม pH เปนดางมาก ฟนอลฟธาลนจะแตกตวเปนไอออนมากขน

ท าใหสเขมขน (deep red)

- การเปลยนสของอนดเคเตอรอนเปนไปในท านองเดยวกน

- อนดเคเตอรแตละชนดมคา pKa ตางกน

- การเปลยนสจงเกดไดท pH ตางกน และมขอบเขตของ pH (pH range)

ทเกดการเปลยนสไมเทากน

- การเลอกใชอนดเคเตอรทเหมาะสมสามารถน ามาใชวดคา pH ของสารละลาย

ไดโดยสงเกตสทเกดขน เมอใสอนดเคเตอรลงไปหรอโดยการเทยบสกบส

ของน ายามาตรฐานทเราทราบ pH

ตารางอนดเคเตอร

อนดเคเตอร pK pH ทเปลยนส สท เปลยน

Thymol blue (acid)

Topfer’s reagent

Bromphenol blue

Congo red

Methyl orange

Bromcresol green

Methyl red

Litmus

Bromcresol purple

Bromthymol blue

Phenol red

Cresol red

Thymol blue (alk.)

Phenolphthalein

Tropeolin O

1.5

3.3

4.0

4.0

3.8

4.7

5.1

6.4

6.3

7.0

7.9

8.3

8.9

9.7

11.9

1.2 - 2.8

2.9 - 4.0

3.0 - 4.6

3.0 – 5.0

3.1 – 4.4

3.8 – 5.4

4.8 – 6.0

4.5 – 8.3

5.4 – 7.0

6.0 – 7.6

6.6 – 8.0

7.0 – 8.8

8.0 – 9.6

8.2 – 10.0

11.8 – 12.7

แดง – เหลอง

แดง – เหลอง

เหลอง – น าเงน (ปนมวง)

น าเงน – แดง

แดง – เหลอง

เหลอง – น าเงน

แดง – เหลอง

แดง – น าเงน

เหลอง – มวง

เหลอง – น าเงน

เหลอง – แดง

เหลอง – แดง

เหลอง – น าเงน

ไมมส – สชมพ

เหลอง – สม

[ H+ ] = K [HA][ A -]

HA H+ + A-

IONIZATION OF WEAK ACID :

[ H+ ] x [ A- ]

HA = K

K DISSOCIATION CONST.

HENDERSON - HASSELBALCH EQUATION

log [ H+ ] = log K + log [HA][ A- ]

-log [ H+ ] = -log K - log [HA]

[ A- ]

pH = pK + log [ A- ]

[HA]

บฟเฟอร

- ประกอบดวย weak acid หรอ weak base ทอยในสภาพ ionised และ

unionised รวมกน

- ท าใหมคณสมบตพเศษทนการเปลยนแปลง pH ไดในระดบหนง

- เชน acetate buffer จะประกอบดวย

acetate ion - weak base

acetic acid - weak acid

- เมอเตมกรด หรอ ดาง ท าให pH ไมเปลยนแปลง หรอเปลยนแตเพยงเลกนอย

HCl + CH3COO- CH3COOH + Cl-

NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O

- ความสามารถในการบฟเฟอรขนอยกบชนดของบฟเฟอร pH และความ

เขมขนของบฟเฟอร

- บฟเฟอรสามารถปองกนการเปลยนแปลง pH ไดดท pH ใกลเคยงกบคา pKa

- ท pH เทากบคา pKa บฟเฟอรจะมสวนประกอบทเปน ionised และ

unionised เทากน

- ความสามารถในการบฟเฟอรจะหมดไปเมอสวนประกอบชนดหนงถกใชไปมาก

- บฟเฟอรมบทบาทและความส าคญมากในการควบคม pH ของรางกาย

- รางกายผลตกรดออกมาตลอดเวลา จากกระบวนการของ metabolism

- บฟเฟอรทท าหนาทในรางกาย ไดแก ระบบบฟเฟอรของคารบอเนต,

ฟอสเฟต, ฮโมโกลบน และโปรตน

จดประสงคของบทเรยน

บทเรยนท 1

1. ฝกทกษะการสงเกต การบนทก และการแปลผลการทดลอง

2. ทบทวนความรเกยวกบเรอง pH, กรด, เบส และบฟเฟอร

3. ศกษาเพมเตมเกยวกบ pH และระบบบฟเฟอรในรางกาย

1. หยดกรดแตละชนดลงในแองหว าของแผนกระเบอง 3 แองๆ ละ 3 หยด

2. หยดอนดเคเตอรลงไปแองละ 1 หยด ตามล าดบ คอ Thymol blue,

Bromphenol blue, และ Methyl red

3. บนทกสทได

4. อานคา pH โดยดจากตารางอนดเคเตอร และบนทกความเหนวา

กรดทงสองม pH เทาไร

การทดลอง ท 1 การวด pH โดยใชอนดเคเตอร

ก. วด pH ของกรดเกลอ 0.01M กบ กรดอะซตก 0.01M โดยใช

อนดเคเตอร

0.01M HCl 0.01M CH3 COOH

pK pH range สท เปลยน สท เกด ~ pH สทเกด ~pH

Thymol blue (acid)

Bromphenol blue

Methyl red

1.5

4.0

5.1

1.2 – 2.8

3.0 – 4.6

4.8 – 6.0

แดง – เหลอง

เหลอง – น าเงน

แดง – เหลอง

สรป pH

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…อนดเคเตอรทเหมาะสมกบการวด pH ของน ายา

ทดลองแบบเดยวกบขอ ก. แตใช Bromthymol blue, Phenol red, และ

Phenolphthalein เปนอนดเคเตอร

ข. วด pH ของ NaOH 0.01M และ Na2HPO4 0.01M โดยใช

อนดเคเตอร

อนดเคเตอรทเหมาะสมกบการวด pH ของน ายา

0.01M NaOH 0.01M Na2HPO4

pK pH range สท เปลยน สท เกด ~ pH สทเกด ~pH

Bromthynol blue

Phenol red

Phenolphthalein

7.0

7.9

9.7

6.0 – 7.6

6.6 – 8.0

8.2 – 10.0

เหลอง – น าเงน

เหลอง – แดง

ไมมส – สชมพ

สรป pH

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

…..… …..…

กระดาษวด pH เปนกระดาษทชบดวยอนดเคเตอร แลวท าใหแหง ควรเกบในทแหงและไมใหโดนแสง

ใหนกศกษาวด pH ของสารละลายทใชในการทดลองท 1 โดยใช indicator

paper และเปรยบเทยบคาทวดไดกบการทดลองท 1 และ 3

การทดลอง ท 2 การวด pH โดยใชกระดาษวด pH

วธการวด

1. ใชปากคบทแหงหนบกระดาษวด pH ทตดไวให

2. หยดน ายา 1 หยด ลงบนกระดาษวด pH ระวงอยาใหโดนปลายปากคบ

ถามน ายามากเกนบนกระดาษใหเอาออกโดยแตะขางๆ บคเกอรทใสน ายา

3. เทยบสทเกดขนกบแถบสมาตรฐานทขางกลองใสกระดาษอนดเคเตอร

โดยระวงอยาใหกระดาษทเปยกไปถกกบตารางส

4. ถาสทเกดขนเทากบสแรกสดหรอแถบสสดทายของตารางเทยบส

ใหเลอกใชกระดาษอนดเคเตอรชนดใหม

5. เชดปลายปากคบใหสะอาด

ดวธการใช pH มเตอร จาก video-tape

เปรยบเทยบคา pH ทวดไดโดย pH มเตอรกบคาทวดโดยใชอนดเตอรในการทดลองท 1 และ 2

การทดลอง ท 3 การวด pH โดย pH มเตอร

Indicator Indicator paper PH meter

0.01M HCl

0.01M CH3COOH

0.01M NaOH

0.01M Na2HPO4

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

……………..

Using pH Meters

• Very accurate determination of pH

• Expensive instrument

pH measurement

pH meter เปนเครองมอทใชวดคา pH โดยอาศยความสมพนธ ระหวางศกยไฟฟากบคา pH

หลกการท างานของเครองวด pH

f

The glass membrane is permeable to protons.

pH electrode bulb

F

E = Eo – 2.303 RT pH

หลกการท างานของเครองวด pH

R = gas constant, T = temperature, F = Faraday’s constant

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0 1 3 5 7 9 11 13 9

pH

Voltage (mV)

pH

pH meter calibration

pH

Voltage (

mV)

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

• Use buffer solutions with known pH values to generate a calibration plot.

• pH of samples can be determined by a pH meter using the plot.

calibration โดยใช น ายาทรคา pHpH 4

pH 7

pH 10

บนทกสทมองเหน บนทก pH

Solution R Y

TB

1.2-2.8

Y B

BPB

3.0-4.6

R Y

MR

4.8-6.0

Y B

BTB

6.0-7.6

Y R

PR

6.6-8.0

W P

PNL

8.2-10.0

Indi-

cator

pH

paper

pH

meter

0.01 M

HCl

0.01 M

CH3COOH

0.01M

NaOH

0.01M

Na2HPO4

1. เตรยมหลอดทดลองสะอาด 7 หลอด เขยนหมายเลขบนหลอดตามล าดบ

2. เตมสารละลายจากบเรตลงในหลอดตามปรมาตรทก าหนด

3. หยดอนดเคเตอรลงหลอดทดลองโดยใช medicine dropper

4. หยด 0.01M HCl และ 0.01M NaOH โดยใช medicine dropper

การทดลอง ท 4 การทดสอบฤทธของบฟเฟอร

หลอด 1 หลอด 2 หลอด 3 หลอด 4 หลอด 5 หลอด 6 หลอด 7

น ากล น 4 มล. 4 มล. - - - - -

0.01M NaCl 4 มล. 4 มล.

0.01M Na2HPO4 2 มล. 2 มล. 2 มล.

0.01M KH2PO4 2 มล. 2 มล. 2 มล.

Bromthymol blue 2 มล. 2 มล. 2 มล. 2 มล. 2 มล. 2 มล. 2 มล.

บนทกส

0.01M HCl 1 หยด - 1 หยด - 1 หยด - -

0.01M NaOH 1 หยด - 1 หยด - 1 หยด -

บนทกส

* หลอดท 7 เปน คอนโทรลของหลอดท 5 และ 6

5. บนทกสของน าละลายกอนและภายหลงการเตมกรดหรอดางลงในแตละหลอด

มน าละลายหลอดใดบางทไมเปลยนส เพราะเหตใด

6. เตมกรด หรอดางลงในหลอดทน าละลายไมเปลยนสอกหลอดละ 20 หยด

สงเกตสเทยบกบหลอดท 7

7. หลอดทน าละลายมฤทธเปนบฟเฟอร คอ ……………………………..เพราะ…...

จดประสงคของบทเรยน

Colloids

1. เพอใหสามารถอธบายความแตกตางของสารละลายแท,

คอลลอยด และสารแขวนลอยได

2. เพอใหสามารถอธบายคณสมบตบางประการของคอลลอยดได

3. เพอใหมประสบการณในการทดสอบคณสมบตของสารละลาย

คอลลอยด

ใหนกศกษาสงเกตลกษณะทางกายภาพและท าการทดลอง เพอทดสอบวาสารใดตอไปนจดอยในประเภท

สารละลายแท (true solution หรอ crystalloid) คอลลอยด (colloid) หรอ

สารแขวนลอย (suspension)

การทดลอง ท 1 ลกษณะทางกายภาพของน าละลาย

Solution A = 20% CuSO4 in water

Solution B = ferric hydrate (Fe3[Fe3+(OH)3]nO)3+ in water

Solution C = 1% starch in water

Solution D = charcoal in water

Physical properties CuSO4 ferric

hydrate

starch charcoal

- ลกษณะของสาร (ใส, มว, ขน)

- ความเปนเนอเดยวกนของสาร

(ม, ไมม)

- การตกตะกอนเมอต งท งไว (ม, ไมม)

- Tyndall’s effect (ม, ไมม)

- ความสามารถในการผานกระดาษกรอง

(ได, ไมได)

- ความสามารถในการผานกระดาษเซล

โลเฟน (ได, ไมได)

summary

หมายเหต

วธการ dialysis น าสารทตองการทดสอบมา 3 ml. ใสในหลอดทดลอง ใชแผน cellophane (ซง

เปน semipermeable membrane) ปดปากหลอดพนดวยยางใหแนนแลวคว าลงในบคเกอรขนาดกลาง

ซงใสน ากลนไว 20 ml. ตะแคงปากหลอดทดลองเลกนอยเพอมใหแผน cellophane แนบกบกนบคเกอร

(ดงรป) ทงไวอยางนอย 1.5 ซม. (แกวงหลอดทดลองในน าเปนครงคราว) สงเกตการซมผานของสารทผานแผน

cellophane โดย สงเกตสของน ากลนทอยในบคเกอรวามสเปลยนไปหรอไม

ส าหรบน าแปง ซงไมมสสามารถทดสอบไดโดยแบงน าในบคเกอรทใชท า dialysis มา

2 ml. หยด 2% iodine 1 หยด ถามแปงออกมาในน ากลน จะใหสน าเงนกบ

ไอโอดน (อยาหยดไอโอดนลงในบคเกอร) โดยเทยบสทเกดขน เมอใชไอโอดน 1 หยด

กบน ากลน 2 ml. เปนคอนโทรล

เตม ferric hydrate และ น าแปงใสในหลอดทดลองอยางละ 2 หลอด ๆ ละ 2 มล. แตละ

หลอดเตมน ากลนและ 20% NaCl ดงตารางขางลาง หลงจากนนเขยาหลอดแรงๆ ประมาณ 1 นาท ตงทงไว

นงๆ ประมาณ 15-20 นาท ใหนกศกษาบนทกผลการทดลองทเกดขน โดยเปรยบเทยบหลอด 20% NaCl

(หลอด 2 และ หลอด 4) กบหลอด control ทเตมน ากลนและอธบาย ผลการทดลองทเกดขน

การทดลอง ท 2 การตกตะกอนดวยเกลอ

หลอดท 1 (control) 2 3 (control) 4

Ferric hydrate (มล.)

1% starch (มล.)

distilled water (มล.)

20% NaCl (มล.)

2

-

2

-

2

-

-

2

-

2

2

-

-

2

-

2

Result

ใชหลอดแกว 2 หลอด ใส 0.02M AgNo3 5 ml. กบ กรดไนตรกเขมขน (conc HNO3)

3 หยดในแตละหลอด หลอดท 1 เตมน ากลน 1 ml. (เปนหลอด control), หลอดท 2 เตมน าแปง 1

ml. ผสมใหเขากนด แลวเตม 0.02M NaCl 5 ml. ในแตละหลอดแลวรบเขยา ตงทงไวประมาณ 5-10

นาท สงเกตการนอนกนของตะกอนทเกด หลงจากนนดดสารในหลอดท 2 มา 5 ml. เตมกรดเกลอเขมขน

(conc HCl) 2-3 หยด น าไปตมเดอดนาน 2-3 นาท ตงทงไวประมาณ 5 นาท สงเกตการเปลยนแปลงโดย

เทยบกบหลอดท 1 และ 2 ใหนกศกษาบนทกผลการทดลองทเกดขนและอธบายผลการทดลองดงกลาว

การทดลอง ท 3 คณสมบตของคอลลอยดคมกน

หลอดท 1 2 3

0.02 M AgNO3 (มล.)

conc. HNO3 (หยด)

distilled water (มล.)

1% starch (มล.)

0.02 N NaCl (มล.)

5

3

1

-

5

5

3

-

1

5

น าสารในหลอดท 2

มา 5 มล. เตม conc.

HCl 2-3 หยด ตมให

เดอด 2-3 นาท

Result

1. แปง (starch) เปนสารโมเลกลใหญ ประกอบดวยหนวยยอยซงเปนน าตาล

กลโคส 25-300 โมเลกลตอแปง 1 อณ มขนาดอณประมาณ 50,000 D (4,500-54,000)

เมอให ความรอนแกแปง ในภาวะทเปนกรดจะท าใหแปงสลายเปนน าตาลกลโคสซงเปนโมเลกลขนาดเลก

(ขนาดอณ 180 D)

2. AgNO3 ท าปฏกรยากบ NaCl ไดสารประกอบ AgCl ซงไมละลายน าและ ตกตะกอนลงมา

AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)

หมายเหต

การทดลอง ท 4 Osmotic pressure

(demonstration - video tape)

ดการทดลองวด osmotic pressure ของ CaCl2 solution เปรยบเทยบ

กบน าละลายไขขาว (ovalbumin, albumen) จากวดโอเทป

บนทกผลการทดลอง และ อธบาย

Osmosisคอ การเคลอนทของโมเลกลของตวท าละลาย (น า ) โดยผาน semipermeable

membrane จากบรเวณทมความเขมขนของสารละลายนอยกวา ไปยง

บรเวณทมความเขมขนของสารละลายมากกวา

ผลการทดลอง สารละลาย saturated CaCl2

เวลา ความสงของ(นาท) ระดบน า (cm)

0 05 310 515 1030 1260 15

120 19150 19180 16210 10240 5360 0หลงจากนนระดบน าลดลงกวาระดบเรมตนจนสารละลายลดลงอยระดบเดยวกบน าใน beaker

Start

End

ผลการทดลอง สารละลายไขขาว (albumin)

เวลา ความสงของ(นาท) ระดบน า (cm)

0 010 215 330 560 8

120 10150 12180 14210 15240 16360 18720 20ทเวลา 24 ชวโมง ระดบน ายงคงทท 20 cm

กราฟแสดงผลการทดลองการวด Osmotic pressure

ของสารละลายไขขาว เปรยบเทยบกบ สารละลาย CaCl2

-5

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Time (minute)

Wa

ter

leve

l (c

m)

calcium chloride

albumin

Question

• เหตใด osmotic pressure จาก calcium chloride เกดขนเพยงชวคราว แตของสารละลาย albumin เสถยรและคงอยนานกวา• ถา albumin ในเลอดต าจะเกดผลอยางไรกบรางกาย