สุทธิรักษ์ อ้วนศิริ

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงการวเิ คราะหท์ างเคมีดว้ ยเทคนิคการแยกและโครมาโทกราฟี สุทธริ กั ษ์ อ้วนศริ ิ คณะวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั ราชภัฏหมู่บา้ นจอมบึง 2564

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงการวิเคราะหท์ างเคมดี ้วยเทคนิคการแยกและโครมาโทกราฟี สุทธริ กั ษ์ อ้วนศิริ ปร.ด.(เคม)ี คณะวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลัยราชภัฏหมู่บ้านจอมบึง 2564

(1) คำนำ ตำรำ เรือ่ ง กำรวิเครำะหท์ ำงเคมีดว้ ยเทคนคิ กำรแยกและโครมำโทกรำฟี ไดเ้ รียบเรยี งขึ้นภำยใต้ หัวข้อต่ำงๆ ที่เก่ียวกับกระบวนกำรแยกสำร ทั้งเทคนิคกำรแยกแบบพ้ืนฐำน (Conventional or Classical Method) ได้แก่ กำรแยกสำรด้วยกำรตกผลึกและกำรตกตะกอน กำรแยกโดยกำรกล่ัน กำรสกดั ดว้ ยตวั ทำละลำย กำรสกัดด้วยเฟสของแข็ง และเทคนคิ กำรแยกสมยั ใหม่โดยใช้เครือ่ งมอื ข้ันสูง ด้ำนโครมำโทกรำฟี (Chromatography) โดยกำรนำมำประยุกตใชในทำปรมิ ำณวิเครำะห์และคุณภำพ วิเครำะห์ ได้แก่ แก๊สโครมำโทกรำฟี โครมำโทกรำฟีของเหลวสมรรถนะสูง และไอออนโครมำโทกรำฟี ซ่ึงเนื้อหำดังกล่ำวใช้ประกอบกำรเรียนกำรสอนในรำยวิชำ CH62607 เคมีวิเครำะห์และปฏิบัติกำร 1 รำยวิชำ CH62608 เคมีวิเครำะห์และปฏบิ ตั ิกำร 2 และรำยวิชำ CH62711 เครอ่ื งมือวิเครำะห์ เหมำะ สำหรับนกั ศกึ ษำและบคุ คลทั่วไปที่สนใจ เพื่อใชเ้ ป็นควำมรพู้ ืน้ ฐำนและนำไปประยกุ ต์ใช้ โดยมเี นือ้ หำใน เล่มประกอบไปดว้ ย 6 บท ได้แก่ เทคนิคกำรแยกสำร กระบวนกำรแยกสำรทำงเคมี โครมำโทกรำฟี แกส๊ โครมำโทกรำฟี โครมำโทกรำฟีของเหลวสมรรถนะสูง และไอออนโครมำโทกรำฟี ผเู้ ขยี นหวังเป็นอยำ่ งยงิ่ วำ่ ตำรำเล่มน้จี ะเปน็ ประโยชนต์ ่อผเู้ รยี นและผทู้ ี่สนใจ หำกมีขอ้ ผดิ พลำด หรือแกไ้ ขเพิม่ เตมิ เกย่ี วกับกำรเรยี บเรยี งเน้อื หำ ผเู้ ขยี นขอนอ้ มรบั ข้อเสนอแนะ เพ่อื นำมำปรบั ปรงุ แกไ้ ข ตอ่ ไป สทุ ธริ ักษ์ อ้วนศริ ิ สำขำวิชำเคมี คณะวิทยำศำสตร์และเทคโนโลยี มหำวทิ ยำลัยรำชภัฏหมู่บำ้ นจอมบึง ธันวำคม 2564 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง (2) สำรบญั เร่อื ง หน้ำ คำนำ…………………………………………………………………………………………...……………............ (1) สำรบญั ………………………………………………………………………………………...……………............ (2) สำรบญั ภำพ.………………………………………………………………………………...……………............ (4) สำรบญั ตำรำง.……………………………………………………………………………...……………............ (7) บทที่ 1 เทคนคิ กำรแยกสำร................................................................................................ 1 กำรแยกสำร และวิธกี ำรแยกสำร.........………………………….………………….…........…...... 1 บทท่ี 2 กระบวนกำรแยกสำรทำงเคมี................................................................................. 5 หลกั กำรพืน้ ฐำนของกระบวนกำรแยก………...……………………….….………………….……… 5 กำรแยกโดยกำรตกผลึกและกำรตกตะกอน………………………….…….………..….…….…… 7 กำรแยกโดยกำรกล่นั ……………………………….…….…….................................................. 10 กำรสกดั ด้วยตวั ทำละลำย……………………………………….……....…………….……..……....... 14 กำรสกดั ดว้ ยเฟสของแขง็ ……..……………………………………….……….………...………………. 26 คำถำมทบทวน……………………………………………………………………….……………...…..…… 31 เอกสำรอ้ำงอิง…………………………………………………………….………………….…........…...... 32 บทท่ี 3 โครมำโทกรำฟี……………………............................................................................... 33 ชนิดของโครมำโทกรำฟี................................................................................................ 34 เพลนโครมำโทกรำฟี (Plane chromatography)……….............................................. 35 คอลัมนโ์ ครมำโทกรำฟี (Column chromatography)............................................... 42 คำถำมทบทวน……………………………………………………………….…................................. 48 เอกสำรอ้ำงอิง……………………………………………………………….….................................. 49 บทท่ี 4 แก๊สโครมำโทกรำฟี……………………………………………..……………………………………. 51 หลกั กำรพนื้ ฐำนทำงแกส๊ โครมำโทกรำฟี ………………..……………………………..…........... 51 สว่ นประกอบของเครอื่ งแกส๊ โครมำโทกรำฟี……………………………………….…………….... 57 กำรเลอื กเฟสคงท่ี…………………………………..……………………………..…........................... 74 กำรประยุกต์ใช้……………………………………..……………………………..…........................... 78 คำถำมทบทวน……………………………............................................................................. 82 เอกสำรอำ้ งอิง.………………………………….……………………………………………………..……… 83

(3) สำรบญั (ต่อ) บทท่ี 5 โครมำโทกรำฟีของเหลวสมรรถนะสูง………………………………………………………….. 85 ชนิดของโครมำโทกรำฟเี หลวสมรรถนะสงู …………………………………………..………..….. 85 หลกั กำรพื้นฐำนทำงโครมำโทกรำฟเี หลว……………………………………………………..……. 96 ส่วนประกอบของเครือ่ งโครมำโทกรำฟีเหลวสมรรถนะสงู ..……………………..……..…… 96 กำรประยุกต์ใช.้ ........................................................................................................... 104 คำถำมทบทวน……………………………............................................................................ 106 เอกสำรอำ้ งอิง.………………………………….……………………………………………………..……… 107 บทที่ 6 ไอออนโครมำโทกรำฟี .......................................................................................... 109 ชนดิ ของไอออนโครมำโทกรำฟี ……………...…………………………………………..………..….. 110 เฟสคงที่สำหรบั ไอออนโครมำโทกรำฟี......……………………………………………………..…… 116 ชนดิ ของสำรแลกเปลี่ยนไอออน.....................…………………………………………..……..….. 119 สำรตวั ชะ………………......................................................…………………………..……..….. 121 เครอ่ื งตรวจวดั สญั ญำณ.................................…………………………………………..……..….. 123 กำรประยุกต์ใช.้ ............................................................................................................ 125 คำถำมทบทวน……………………………............................................................................. 128 เอกสำรอ้ำงองิ .…………………………………………..………………………..………………………….. 129 บรรณำนุกรม………………………………………………………………................................................ 131 ประวัตผิ เู้ ขียน………………………………………………………………................................................ 135 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง (4) สำรบญั ภำพ ภำพท่ี หนำ้ 2.1 ผลของ pH ตอ่ กำรตกตะกอนแยกโลหะ Cu(II), Cd(II)และ Zn(II) ด้วยกรดควโิ นลีน………………………..……………………………………...…………….................. 9 2.2 กำรกล่ันธรรมดำ………………………………………………………………………..……...……………. 10 2.3 กรำฟแสดงผลของควำมดันตอ่ จดุ เดอื ดของสำรสองชนดิ …………................................. 11 2.4 อุปกรณก์ ำรกลน่ั ลำดบั ส่วน…………………………..……………………….……..………….………. 12 2.5 หอกล่ันนำ้ มนั ดบิ และผลติ ภัณฑ์…………………………………………………………..………….… 13 2.6 กำรกระจำยตวั ของ HB ระหว่ำงสองเฟส………………………….…………..……………………. 14 2.7 ควำมสมั พนั ธร์ ะหวำ่ งจำนวนครง้ั ของกำรสกัดไดแ้ ละปริมำณกำรสกัดได้……....……..…. 18 2.8 ชุดสกัดของ Lyman Craig ……………………………………..………………………………….……. 20 2.9 สดั ส่วนกำรกระจำยตวั ของสำรเมอ่ื สกัดดว้ ยเครือ่ งมอื ของ Craig โดย KD = 1 และ V1=V2………………..……...……….……………………………………………………………....… 21 2.10 อุปกรณ์กำรสกัดอย่ำงต่อเนอ่ื ง ……………………………………………………..….…….…..…. 24 2.11 อุปกรณก์ ำรสกดั ของแขง็ ชดุ soxhlet…………………………….………………....……………. 25 2.12 คอลัมนก์ ำรสกดั ด้วยเฟสของแข็ง………………..……...…………………………..…….….……. 26 2.13 รปู แบบของเฟสของแข็ง……………….……………………………………………..…..…….…..… 28 2.14 อุปกรณ์กำรสกัดดว้ ยเฟสของแข็ง ..…………………….…………….………………….…...…... 28 3.1 ชนิดของโครมำโทกรำฟี……………….…………….…….………….…...…………………………... 34 3.2 กำรแยกสำรดว้ ยเพลนโครมำโทกรำฟี……………..…...…………………………….……….…… 35 3.3 กำรทดสอบกำรกระจำยตัวของสำรกับตวั ทำละลำย……………………..….………….…..… 37 3.4 กำรวเิ ครำะหส์ ำรดว้ ยเทคนคิ โครมำโทกรำฟกี ระดำษ.………….…...……………………..... 38 3.5 กำรดวิ ิโลป ……………………………………………….…………….………………….…...…............ 39 3.6 กำรดวิ ิโลปแบบสองทิศทำง…....................................................................................... 39

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง (5) สำรบัญภำพ (ตอ่ ) 3.7 วธิ กี ำรอำ่ นแผน่ TLC ภำยใตแ้ สง UV ด้วยหลอดให้กำเนิดแสง UV 2 ชนิด................ 40 3.8 กำรเคลือบทินเลเยอรโ์ ครมำโทกรำฟี……………………………………………........................ 41 3.9 กำรแยกสำรด้วยคอลมั น์โครมำโทกรำฟ.ี .………………..…............................................. 43 4.1 โครมำโทแกรมของกำรแยกสำรผสม……..………………….………………………….……….….. 52 4.2 ควำมสัมพันธข์ องสมกำรแวนดมี เตอร์……..………………….………………………….…………. 57 4.3 สว่ นประกอบของเครื่องแก๊สโครมำโทกรำฟี……..…….….………………………….………….. 58 4.4 ระบบนำเข้ำตวั อยำ่ งแบบฉีด …………....……................................................................ 60 4.5 ไพโรไลเซอร์………...……………..................................................................................... 61 4.6 ระบบนำเข้ำตัวอยำ่ งแบบ Head space…….……………………………………...……........... 61 4.7 ปฏิกริ ิยำกำรดีแอกตเิ วทดว้ ยกำรไซลำไนเซช่ัน...…….................................................. 64 4.8 ควำมสัมพันธข์ องเวลำรเี ทนชนั กับปรมิ ำณเฟสของเหลวที่เคลอื บบน ของแขง็ รองรับ……..………………………………………………………………………………….….…. 65 4.9 เครือ่ งตรวจวดั สญั ญำณแบบเฟลมไอออไนเซชนั่ .......................................................... 67 4.10 เครือ่ งตรวจวัดสัญญำณคำ่ กำรนำควำมรอ้ น……………………………...…………….............. 68 4.11 เครื่องตรวจวดั สญั ญำณแบบอิเลก็ ตรอนแคปเจอร์……………………………...……............. 69 4.12 เครือ่ งตรวจสญั ญำณแบบเฟลมโฟโทเมทรกิ ...……........................................................ 71 4.13 เคร่ืองตรวจวดั สัญญำณแบบตรวจวัดไนโตรเจน-ฟอสฟอรัส...……............................... 72 4.14 แสดงข้นั ตอนกำรวิเครำะหต์ ัวอย่ำงนำ้ มนั กญั ชำ...…….................................................. 79 4.15 แสดงโครมำโทแกรมของสำรพทำเลต 4 ชนดิ ท่ีปนเปื้อนในตวั อย่ำงน้ำมันพืช………….. 80 4.16 โครมำโทแกรมของสำรพทำเลต 4 ชนดิ ที่ปนเปื้อนในตัวอย่ำงนำ้ ดืม่ ……………………….. 80 4.17 แสดงขนั้ ตอนกำรตรวจวิเครำะห์สำรเคมปี รำบศัตรพู ืช.................................................. 81 5.1 แผนผังกำรเลือกชนดิ ของโครมำโทกรำฟเี หลวในกำรวเิ ครำะห์ตัวอย่ำง…..................... 85 5.2 แสดงกำรยึดเหนี่ยวของไฮโดรควิโนนดว้ ยเฟสคงทซ่ี ลิ ิกำ………………………..…............... 86 5.3 ชนดิ ของอนุภำคท่ใี ชใ้ นโครมำโทกรำฟขี องเหลว-ของแขง็ ………….……………..…............ 87 5.4 โครงสร้ำงของเรซินแลกเปลีย่ นไอออนลบ……..……………..…………...…………….............. 90 5.5 โครงสรำ้ งของเรซินแลกเปล่ียนไอออนบวก....……………..…………...……………................ 91

(6) สำรบัญภำพ (ตอ่ ) 5.6 โครมำโทกรำฟแี บบเอ็กซครูชนั .................................................................................... 94 5.7 ควำมสัมพันธ์ของสมกำรแวนดมี เตอร์สำหรบั โครมำโทกรำฟีเหลว.……........................ 96 5.8 ส่วนประกอบของโครมำโทกรำฟเี หลวสมรรถนะสงู ……………………………………………… 97 5.9 ปัม๊ แบบรซี โิ พรเคติง………………….. …………………………………………………………............. 98 5.10 ปม๊ั แบบไซริงก์……………………………………………........................................................... 98 5.11 ระบบนำเขำ้ ตัวอยำ่ งแบบลปู วำลว์ ………………..……..................................................... 100 5.12 เครื่องตรวจวัดสัญญำณดชั นหี กั เห…………..................................................................... 101 5.13 เครือ่ งตรวจวดั สญั ญำณแบบดูดกลนื แสง....................................................................... 102 5.14 เคร่ืองตรวจวดั สญั ญำณแบบไดโอดอำรเ์ รย์................................................................... 103 5.15 โครมำโทแกรมทไี่ ด้จำกกำรวิเครำะหส์ ำรมำตรฐำนผสม 4 ตวั ……………………………….. 105 6.1 ไอออนโครมำโทกรำฟแี บบไมม่ ีซพั เพรสเซอร์................................................................ 110 6.2 ไอออนโครมำโทกรำฟีแบบมซี พั เพรสเซอร์.................................................................... 111 6.3 แฮลโลว์ไฟเบอร์ซัพเพรสเซอร์....................................................................................... 112 6.4 ไมโครเมมเบรนซพั เพรสเซอร์…….……………………………………………………………............ 113 6.5 เรซนิ แบบแอกกลอเมอเรท........................................................................................... 117 6.6 เรซินเพลลิคลู ำรป์ ระลบ…………………………………………………………..……...................... 118 6.7 โครมำโทแกรมของสำรกลมุ่ กรดฮำโลแอซิตกิ และไอออนอน่ื ๆ ในตวั อยำ่ งน้ำ จำกกำรวเิ ครำะหโ์ ดยใชเ้ ทคนิคไอออนโครมำโทกรำฟ…ี ………………..……...................... 126 6.8 โครมำโทแกรมของสำรละลำยมำตรฐำนผสมวัตถุเจอื ปนอำหำร……..……...................... 127 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

(7) สำรบญั ตำรำง ตำรำงท่ี หนำ้ 2.1 เทคนิคและวธิ ีกำรแยกตำมชนิดของเฟส ...……………………………...…………….............. 6 2.2 กระบวนกำรแยกและหลักกำรแยก………………………………………………………………….. 7 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง2.3 สัดส่วนของสำรท่สี กดั ไดจ้ ำกเครือ่ งมือ Craig……………………………………………………… 22 2.4 ชนดิ ของเฟสของแขง็ ………………………………………………………………………………………. 29 4.1 แกส๊ พำทีเ่ หมำะสำหรบั เครอ่ื งตรวจวดั ชนิดตำ่ งๆ..………………………………………….….… 59 4.2 คุณสมบัติของของแขง็ รองรบั Chromosorb.............................................................. 63 4.3 แสดงคำ่ กำรตอบสนองสมั พัทธข์ องเคร่ืองตรวจจับกำรจับอิเลก็ ตรอน ต่อสำรประกอบอินทรยี ต์ ำ่ งๆ……………………………………………………………………………. 70 4.4 เครือ่ งตรวจวดั สัญญำณสำหรบั แก๊สโครมำโทกรำฟแี ละคุณสมบตั ิ ของเครื่องตรวจวัดสญั ญำณชนดิ ตำ่ งๆ………………………………………………………………. 73 4.5 ค่ำคงทโี่ รฮร์ชไนเดอร์ (rohrshneider constant) …………………...……………............... 75 5.1 เฟสคงทส่ี ำหรบั โครมำโทกรำฟีของเหลว-ของแข็ง..……………………………...……............ 87 5.2 ตัวอย่ำงของคอลมั น์ชนิดโครมำโทกรำฟีของเหลว-ของแข็ง.......................................... 88 5.3 ตวั อยำ่ งคอลัมนส์ ำหรบั โครมำโทกรำฟขี องเหลว-ของเหลว.…………………………….….… 89 5.4 เฟสคงทช่ี นิดสำรก่ึงแขง็ สำหรบั โครมำโทกรำฟีแบบเอก็ ซครูชัน.................................... 93 5.5 เฟสคงท่แี บบแข็งสำหรับโครมำโทกรำฟีแบบเอ็กชครชู ัน...……………...……………............ 95 5.6 เฟสคงที่แบบนุม่ สำหรบั โครมำโทกรำฟีแบบเอก็ ซครูชนั …………………………………………. 95 5.7 เปรียบเทียบเครอ่ื งตรวจวัดสัญญำณของโครมำโทกรำฟเี หลว.………………………….….… 104 6.1 หม่ฟู งั ก์ชนั ของสำรแลกเปลยี่ นไอออน…………………………………..................................... 119 6.2 ผลติ ภัณฑ์ท่เี กดิ ข้นึ ในซพั เพรสเซอร์……………………………………………...……………............ 122

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงบทท่ี 1 เทคนคิ การแยกสาร ศาสตร์ทางเคมีวิเคราะห์เป็นสาขาหน่ึงของวิชาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการหาปริมาณและ องคป์ ระกอบของสารตวั อย่าง โดยสามารถแบง่ ชนิดตามวตั ถุประสงค์ของการวิเคราะหไ์ ด้ 2 แบบ คือ 1. คุณภาพวิเคราะห์ (qualitative analysis) เป็นการวิเคราะหว์ ่าสารตัวอย่างมีองค์ประกอบ ทางเคมีอะไรบ้าง ซ่ึงการวิเคราะห์ทางคุณภาพจะได้ชื่อ หรือสัญลักษณ์ทางเคมี ของอะตอม ไอออน โมเลกลุ เช่น พบว่าตวั อย่างประกอบด้วยโลหะเหล็ก แคลเซยี ม โซเดยี ม หรอื พบว่าตัวอย่างประกอบด้วย สารท่มี สี ูตรทางเคมีอยา่ งไร เปน็ ต้น 2. ปริมาณวิเคราะห์ (quantitative analysis) เป็นการวิเคราะห์หาปริมาณของสารท่ีมีใน ตัวอย่าง โดยในการวิเคราะห์ทาปรมิ าณจะต้องทราบองค์ประกอบในตัวอย่างก่อน ข้อมูลที่ได้จะบอก ความเข้มข้น หรือนา้ หนักของสาร จุดมุ่งหมายของการศึกษาสาขาเคมีวิเคราะห์ คือสามารถน้าความรู้ไปประยุกต์ใช้ในการ วิเคราะห์สารตวั อย่างต่างๆ เช่น ใช้ในการวิเคราะห์สารตัวอย่างทางเกษตร ทางการแพทย์ เภสัชวิทยา และการควบคมุ การผลิตในอุตสาหกรรม โดยทั่วไปก่อนการน้าสารไปวิเคราะห์จะต้องมีการก้าจัดสารเจือปนหรือสารรบกวน ( Inter ference) ออกก่อน เพ่ือเพิ่มความถกู ต้องแม่นยา้ ในการวิเคราะห์ โดยการวิเคราะห์หาปรมิ าณตวั อยา่ ง (unknown sample) จะตอ้ งทา้ คณุ ภาพวิเคราะหก์ อ่ น การท้าปริมาณวเิ คราะห์ตอ่ ไป สารต่างๆ ในธรรมชาติจะสามารถน้ามาใช้ประโยชน์ได้ต้องผา่ นกระบวนการท้าให้สารบริสุทธ์ิ เพ่ือแยกองคป์ ระกอบท่ีปะปนกนั ให้แยกสว่ นออกจากกนั เพื่อน้าส่วนท่แี ยกได้ไปใช้ประโยชน์ตอ่ ไป เชน่ การแยกทรายออกจากน้าตาล การสกดั น้ามนั หอมระเหยจากพืชต่างๆ การแยกน้ากับแอลกอฮอล์ เปน็ ต้น โดยกระบวการแยกสาร คือ กระบวนการทา้ สารผสมให้บริสุทธิ์ โดยอาศัยความแตกต่างของสมบตั ิ ทงั ทางกายภาพและเคมีมาใชเ้ ป็นเกณฑใ์ นการแยกสารผสม ซึง่ กเกีย่ วขอ้ องกบั การเคลอื่ นทข่ี องสารและ มีการจัดเรียงใหม่ ซ่ึงอาจเกิดได้สมบูรณ์หรือบางส่วน รวมทังต้องค้านึงถึงประสิทธิภาพและความ ประหยดั ซึง่ โดยท่วั ไปการแยกสารอยา่ งง่ายมักใช้วิธีการดังต่อไปนี เชน่ การกรอง การกล่ัน การระเหย การตกตะกอน การตกผลึก การสกัดด้วยตัวท้าละลาย เปน็ ต้น

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง2 การแยกสารพืนฐาน ได้แก่ 1. การกรอง (filtration) คอื การแยกสารผสมทม่ี สี ถานะเป็นของแข็งออกจากของเหลว โดย ใช้กระดาษกรองซึง่ มรี พู รุนขนาดเลก็ ทา้ ให้อนภุ าคของของแข็งนันไมส่ ามารถผา่ นกระดาษกรองได้ สว่ น อนุภาคของของเหลวจะผา่ นกระดาษกรองได้ ซ่ึงในชวี ิตประจา้ วันมกี ารใชก้ ารกรอง เช่น การใช้ผ้าขาว บางคันน้ากะทิจากมะพร้าว แผ่นกรองอากาศในเคร่ืองปรับอากาศ อุปกรณ์กรองน้าสะอาดในเคร่ือง กรองน้า เปน็ ตน้ ตัวอย่างสารผสมท่ีใช้การกรองในการทา้ สารให้บรสิ ทุ ธิ์ เช่น น้ากับทราย น้ากับหินปนู น้าตาล ทรายกับกรวดทราย เป็นต้น 2. การตกตะกอน (precipitation) คือ การแยกสารผสมท่ีเป็นของแข็งท่ีแขวนลอยอยู่ใน ของเหลว โดยมีหลักการท่ีส้าคัญ คือ การน้าสารผสมตังทิงไว้ เนื่องจากอนุภาคของแข็งที่แฝงอย่นู นั มี น้าหนัก ดังนันจึงตกตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ จากนันรินอนุภาคของเหลวด้านบนออกจากอนุภาคของ ของแข็งจะทา้ ใหไ้ ด้สารบรสิ ุทธิ์ทังสองส่วน ตัวอย่างของผสมท่ีใช้วิธีการแยกสารโดยการตกตะกอน คือ น้าโคลน ประกอบดว้ ยส่วนของดนิ ที่แขวนลอยในนา้ เมื่อตงั ทิงไวน้ านๆ อนุภาคของดินจะตกตะกอนอยู่ ที่ก้นภาชนะ ส่วนน้าจะใสขึนสามารถรนิ แยกออกจากกันได้เพ่ือเปน็ การลดเวลาในการตกตะกอนของ สารแขวนลอย นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดค้นเคร่ืองเหว่ียง (centrifuge) แรงเหวี่ยงดังกล่าวจะท้าให้ ของแขง็ ท่ีแขวนลอยในของเหลวตกตะกอนไดง้ ่ายและเรว็ ขึน 3. การกล่นั (distillation) คือ การแยกสารผสมที่เปน็ ของเหลวหรอื ของแข็งท่ีละลายเป็นเนอื เดียวกับของเหลว โดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือดและสมบตั ิการระเหยยากของสาร หลักการที่ ส้าคัญคือ ท้าให้ของเหลวกลายเป็นไอโดยการให้พลังงานความร้อน ท้าให้สารท่ีมีจุดเดือดต้่ากว่าจะ ระเหยเป็นไอก่อน และเม่ือเย็นลงไอจะควบแน่นแล้วกลั่นตัวเป็นของเหลวท่ีบริสุทธิ์ การกลั่นแบ่ง ออกเปน็ 2 ประเภท คือ 1. การกลน่ั ธรรมดา โดยทั่วไปใชแ้ ยกสารผสมทเี่ ป็นอนุภาคของแข็งละลายในอนภุ าคของเหลว ซึ่งเน่ืองจากองค์ประกอบของสารผสมมีสถานะต่างกันท้าให้จุดเดือดมีความแตกต่าง กันมาก เช่น น้าเกลือ ซึ่งการกลนั่ ธรรมดาเหมาะกับสารผสมทตี่ ่างสถานะกัน หรือสารที่มีจุดเดือด (boiling point, bp) ตา่ งกนั มากกวา่ 80 องศาเซลเซียส

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 3 2. การกล่ันล้าดับส่วน ใช้แยกสารละลายท่ีมีสถานะเป็นของเหลว เนื่องจากองค์ประกอบมี สถานะเหมือนกัน ท้าให้จุดเดือดต่างกันไมม่ าก ดังนันจึงไม่สามารถท้าสารใหบ้ ริสุทธิ์ด้วยกระบวนการ กลนั่ ธรรมดาได้ เพราะจะได้สารทีก่ ล่ันออกมาไม่บรสิ ุทธ์ิ หลักการนีน้าไปใช้ส้าหรับการกลนั่ ล้าดับส่วนของน้ามันดิบ เพ่ือให้ได้สารประกอบไฮโดรคาร์ บอนมาใชป้ ระโยชน์ 4. การตกผลึก เป็นการแยกของผสมทเี่ ปน็ ของแข็งที่มีสมบัติการละลายในตวั ท้าละลายต่างกนั และไดไ้ ม่เท่ากนั ทกุ อุณหภูมิ มหี ลกั การ คอื เมอื่ น้าของผสมละลายในตัวทา้ ละลายตม้ สารละลายนันจน ละลายหมด แล้วทิงให้อุณหภูมลิ ดลง สารท่ีละลายน้อยกว่าจะอ่ิมตัวแล้วตกผลึกแยกออกมาก่อน เชน่ นา้ ตาลกับเกลอื ซลิ เวอรไ์ นเตรตกับโพแทสเซยี มไนเตรต การแยกเกลือโซเดยี มคลอไรด์ออกจากนา้ ทะเล 5. การสกัดด้วยตัวทาละลาย เป็นการแยกสารโดยอาศัยสมบัติการละลายของสารในตัวทา้ ละลาย ต้องค้านึงถงึ ตัวทา้ ละลายทเี่ หมาะสมเพอ่ื ให้ไดส้ ารทีต่ อ้ งการในปรมิ าณมาก มีหลกั การดังนี - เลอื กตวั ท้าละลายทเี่ หมาะสมเพื่อสกัดใหไ้ ด้สารทต่ี ้องการออกมามากและตอ้ งมสี งิ่ เจอื ปนติด น้อยทส่ี ุด และไม่ท้าปฏกิ ริ ิยากับสารท่ตี ้องการสกัด - กรณที ีต่ อ้ งแยกสารผสมทม่ี ีองคป์ ระกอบปนกันหลายชนดิ ตอ้ งเลอื กตวั ทา้ ละลายที่ละลายสาร ใดสารหน่ึงได้มากและอกี สารได้นอ้ ยมาก เพอื่ ใหเ้ จือปนกนั น้อยทส่ี ุด - แยกสารทไี่ ม่ตอ้ งการออกไป โดยกระบวนการแยกสารต่างๆ เชน่ การกรอง เปน็ ต้น - แยกสารท่ีต้องการออกจากตัวท้าละลาย ซึ่งวิธีการนีจะนิยมใช้สกัดสีจากธรรมชาติ สมุนไพร สกัดน้ามันหอมระเหย เป็นวิธีการท่ี ประหยดั และปลอดภยั นอกจากนี เทคนิคทางด้านโครมาโทกราฟยี ังเป็นอีกเทคนคิ หนึ่ง ท่ีสามารถน้ามาแยกสารไดด้ ี โดยอาศัยการกระจายตัวของสารระหว่างเฟสสองเฟส ซึ่งจัดเป็นการแยกสารแบบหลายระยะ (multistage) ขณะทีก่ ารสกัดดว้ ยตัวท้าละลายหนึ่งครงั จัดเป็นการแยกแบบระยะเดียว (single stage) โครมาโทกราฟีสามารถแบ่งตามชนิดของเฟสเคลอ่ื นท่ีไดเ้ ปน็ สองชนิดคือ แก๊สโครมาโทกราฟี (gas chromatography) และโครมาโทกราฟีเหลว (liquid chromatography) และแตช่ นิดยังสามารถ แบง่ ออกไดต้ ามชนิดของเฟสคงท่ี ดังนี 1. แก๊สโครมาโทกราฟี (Gas Chromatography, GC) เป็นการกระจายตัวของสารระหวา่ ง เฟสคงที่ ทเ่ี ปน็ ไดข้ องแขง็ (GSC) และของเหลว (GLC) โดยมเี ฟสเคลื่อนท่ีเป็นแกส๊

4 2. โครมาโทกราฟีของเหลว แบง่ ออกเป็นสองชนิคคือ เพลนโครมาโทกราฟี โดยเฟสคงท่จี ะมี ลักษณะเปน็ แผ่น และคอลัมนโ์ ครมาโทกราฟี ซง่ึ เฟสคงที่จะบรรจอุ ยใู่ นคอลมั น์ คอลัมน์โครมาโทกราฟียังแบ่งออกตามชนิดของเฟสคงที่ ได้แก่ โครมาโทกราฟีของเหลว- ของแข็ง (LSC) โครมาโทกราฟขี องเหลว-ของเหลว (LLC) โครมาโทกราฟแี บบแลกเปลีย่ นไอออน (IEC) และไซสซ์เอก็ ซครชู ัน (SEC) โครมาโทกราฟีสามารถใช้ในการวิเคราะห์สารได้หลายชนิด โดยมีความจ้าเพาะตามชนิดของ โครมาโทกราฟี สามารถนา้ มาใช้ได้ทังคุณภาพวิเคราะห์และปรมิ าณวิเคราะห์ ดงั นันจึงมีการใช้งานกัน อย่างแพรห่ ลาย มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงบทที่ 2 กระบวนการแยกสารทางเคมี การแยก คือ การแบ่งส่วนของสารท่ีสนใจระหว่างเฟส สองเฟส โดยเฟสหนึ่งเป็นเฟสคงที่ (stationary phase) และอกี เฟสหนงึ่ เคลอื่ นทไ่ี ด้ (mobile phase) โดยการแยกจะอาศัยอัตราส่วนของ การแพร่กระจายของตัวถูกละลายระหว่างเฟส 2 เฟสเรียกว่าสัมประสทิ ธิ์การกระจาย (distribution coefficient) หรือ สมั ประสิทธ์กิ ารแบ่งสว่ น (partition coefficient) แทนดว้ ย KD กระบวนการแยกเกิดขึน้ ได้เมือ่ มีการแพรก่ ระจายของสารที่สนใจระหว่างเฟสสองเฟส (phase) ถา้ มสี าร 2 ชนิด ท่มี ีอัตราสว่ นการแพรก่ ระจายระหวา่ งเฟสสองเฟสตา่ งกนั จะทาให้สามารถแยกสารท้ัง สองชนิดออกจากกันโดยง่าย โดยเฉพาะถ้าอัตราส่วนของการแพร่กระจายของ สารทั้งสองต่างกัน มากกว่า 103 เท่าจะสามารถแยกสารท้ังสองออกจากกันได้โดยทาการแยกเพียงครั้งเดียว เช่น การ ตกตะกอนคลอไรดด์ ว้ ยเงินไอออนสามารถแยกคลอไรด์ไอออน (Cl-) ออกจากสารละลายท่มี ไี อออนอน่ื ๆ ปนอยู่ เช่น ไนเตรตไอออน (NO3-) เปอร์คลอเรตไอออน (ClO4- ) เนื่องจากอัตราส่วนที่เกิดจากการ แพรก่ ระจายของคลอไรด์ในเฟสทเี่ ปน็ ของแข็ง (AgCl) ตอ่ เฟสที่เปน็ ของเหลว (สารละลายคลอไรด)์ มคี า่ มาก ในขณะท่ีไอออนอื่นมีค่าน้อยมากเข้าใกล้ศูนย์ การแยกท่ที าได้อยา่ งสมบรู ณ์โดยใช้การแยกเพียง คร้ังเดียว เรียกว่า single-stage process ถ้าสารละลายแต่ละตัวมีค่าอัตราส่วนของการแพร่กระจาย แตกต่างกันไม่มาก การแยกให้สมบูรณ์สามารถทาได้โดยใช้กระบวนการแยกหลายๆ คร้ัง เรียกว่า multi-stage process กลไกที่เกิดขึ้นในกระบวนการแยกคือเกิดการแบ่งสว่ นของสารท่ีสนใจระหวา่ ง เฟสสองเฟส ดงั นน้ั เทคนิคการแยกนจี้ ึงมชี อื่ เรียกอีกอย่างหน่งึ วา่ fractionation technique 2.1 หลักการพื้นฐานของกระบวนการแยก กระบวนการแยกเป็นการเตรยี มตัวอย่างให้บริสุทธิ์โดยการแยกสารท่ีจะวิเคราะห์ (analyte) ออกจากสารรบกวน (interference) หรือการแยกองค์ประกอบของสารตัวอยา่ งออกจากกนั เพอื่ ชว่ ยให้ สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบแต่ละตัวได้ กระบวนการแยกมีความสาคญั ตอ่ การเตรียมตัวอย่างทัง้ ใน การวิเคราะห์คณุ ภาพและการทาปรมิ าณวเิ คราะห์ การแยกจะเกี่ยวข้องกับการกระจายตัวของสารระหว่างสองเฟส เช่น ระหว่างเฟสท่ีเป็น ของเหลวและเฟสที่เป็นแก๊ส (liquid-gas phase) เฟสของแข็งและเฟสของเหลว (solid-liquid phase) หรือ เฟสของเหลวและของเหลว (liquid-liquid phase) โดยอาศัยการทาให้เกิดภาวะสมดุล

6 ของการกระจายตัว ภาวะทใี่ ช้ในการควบคมุ ใหเ้ กิดการแยก เช่น อุณหภมู ิ ตัวทาละลาย และความเป็น กรดเบส เป็นต้น ซ่งึ สามารถแบ่งเทคนคิ และวธิ กี ารแยกตามชนดิ ของเฟส ดงั แสดงในตารางท่ี 2.1 ตารางที่ 2.1 เทคนคิ และวธิ ีการแยกตามชนดิ ของเฟส ทีม่ า : (ธวชั ชยั ศรวี บิ ูลย์, 2551) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ชนิดของเฟส กระบวนการวเิ คราะห์ เฟสสารตัวอยา่ ง เฟสอกี เฟสหนง่ึ Solid-Liquid 1. Precipitation สารละลาย ของแข็งคือตะกอนทเ่ี กดิ ขน้ึ 2. Electrodeposition สารละลาย ของแข็งคอื โลหะทเ่ี กาะท่ขี ว้ั Liquid-Solid 3. Adsorption- สารละลาย ตวั ดดู ซบั ที่เปน็ ของแข็ง Chromatography 4. Thin-layer สารละลาย ตัวดดู ซบั ที่เป็นผงของแข็งยดึ Chromatography อยู่ บนแผ่นกระจก 5. Ion-exchange สารละลาย ของแข็งคอื เรซนิ สาหรบั Chromatography แลกเปล่ียนไอออนทมี่ ปี ระจุ 1. Extraction สารละลาย ของเหลวทีไ่ มร่ วมเป็นเน้อื เดียวกับสารละลายตัวอยา่ ง Liquid-Gas 2. Paper สารละลาย ตวั ทาละลายทีอ่ ยู่ในกระดาษ Chromatography สารละลาย 3. Thin Layer สารละลาย ตวั ทาละลายท่อี ยู่ในของแข็งท่ี Chromatography เป็นผงยึดอยบู่ นแผ่นกระจก 1. Distillation ของเหลวทเี่ กดิ จากการ ควบแน่น Gas-Solid 2. Gas-Liquid ก๊าซ ตัวทาละลายทีย่ ดึ อยกู่ บั Chromatography ก๊าซ ของแข็ง ชว่ ย 1. Gas-Solid ตัวดดู ซับท่ีเป็นของแขง็ Chromatography ซงึ่ กระบวนการแยกมหี ลายวธิ ีและมีหลักการแตกต่างกัน ดังนี้

7 ตารางที่ 2.2 กระบวนการแยกและหลักการแยก ทม่ี า : (วรรณา กาญจนมยูร, 2551) วิธีการแยก หลกั การ การตกผลึกและตกตะกอน (crystallization การละลายไดท้ ่แี ตกตา่ งกัน and precipitation) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง การกลน่ั (distillation) การระเหยที่แตกต่างกนั โดยมีจุดเดือดต่างกนั การสกดั (extraction) การกระจายตัวระหว่างเฟสสองเฟสที่แตกต่างกัน เทคนคิ โครมาโทกราฟี (chromatography) - คอลมั นโ์ ครมาโทกราฟี การกระจายตวั ของสารระหว่างเฟสในคอลมั น์ - โครมาโทกราฟีกระดาษ การกระจายตัวของสารระหวา่ งเฟสบนกระดาษ - ทนิ เลเยอรโ์ ครมาโทกราฟี การกระจายตัวของสารระหว่างเฟสบนแผ่น - แก๊สโครมาโทกราฟี การกระจายตัวของสารระหว่างเฟสท่ีเป็นแก๊สกับ เฟสที่เปน็ ของเหลวหรือของแขง็ - โครมาโทกราฟเี หลวสมรรถนะสูง การกระจายตัวของสารระหว่างเฟสท่ีบรรจุใน คอลมั น์กับเฟสของเหลว - ไอออนโครมาโทกราฟี การแลกเปลี่ยนประจุของไอออน 2.2 การแยกโดยการตกผลกึ และการตกตะกอน (separation by crystallization and precipitation) 2.2.1 การตกผลกึ (crystallization) การตกผลกึ เปน็ การทาให้สารบริสทุ ธโ์ิ ดยอาศัยการเปลีย่ นสถานะของตัวอย่างในสารละลายให้ อยู่ในรูปของแขง็ การตกผลกึ ทาได้โดยทาใหส้ ารละลายมคี วามเข้มข้นอ่ิมตัว ซึ่งอาศัยการระเหยตัวทา ละลายที่มีปริมาณมากออกไป เมื่อสารมีความเข้มข้นข้ึน จึงกรองสารละลายขณะร้อนเพื่อกาจัดสิ่ง ปนเปื้อนที่ไม่ละลายออกไป จากน้ันปล่อยให้เย็น สารจะตกผลึกออกมา ผลึกท่ีได้จะมีความบริสุทธิ์ สามารถแยกผลกึ ออกมาได้โดยการกรอง ผลึกที่ได้สามารถนาไปวิเคราะหต์ อ่ ไป วิธีการแยกโดยการตก ผลึกอาจมกี ารสญู เสียสารเพราะผลของการละลาย

8 2.2.2 การตกตะกอน (precipitation) การตกตะกอน เป็นเทคนคิ ท่อี าศยั ความสามารถในการละลายท่ีแตกต่างกนั ของสารทตี่ ้องการ วิเคราะหแ์ ละสารรบกวน จะเกดิ ขึ้นได้โดยการเติมสารทท่ี าใหเ้ กิดตะกอน (precipitating agent) หรอื ผลิตภณั ฑท์ ่ีเหมาะสมลงไป เพอ่ื ให้เกดิ เป็นสารประกอบโคออร์ดเิ นทท่ีละลายได้น้อย และจะตกตะกอน ออกมา การแยกด้วยวิธีการตกตะกอนส่วนใหญ่จะใชใ้ นการแยกโลหะออกจากกนั ตวั อยา่ งเช่น ในการ ตกตะกอนโลหะไอออน สมดลุ ทีเ่ กิดขนึ้ สามารถเขียนเป็นขั้นตอนได้ดังนี้ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง Mn+ + L- ⇋ ML(n-1)+ Keq = K1 ML(n-1)+ + L- ⇋ ML2(n-1)+ Keq = K2 Mn+ + L- ⇋ MLn Keq = Kn โดย K1, K2, ….. Kn เป็นค่าคงที่ของสารประกอบ โดย M แทนโลหะ และ L แทนลิแกนด์ซึ่ง สามารถเขียนเปน็ สมการได้ดังนี้ Mn+ + nL- ⇋ MLn Keq = K1K2 … Kn การตกตะกอนจะเกิดขึ้นเมื่ออัตราการละลายของ MLn ถึงจุดอิ่มตัว ซึ่งจะเกย่ี วข้องกับค่าคงที่ ของการละลายได้ (Ksp) MLn(solid) ⇋ MLn(aq) ⇋ Mn+(aq) + nL-(aq) Ksp = [Mn+][L-]n ซ่งึ L- เกิดจากการแตกตัวของลแิ กนด์ทเี่ ป็นกรด HL ⇋ H+(aq) + L-(aq)

9 ML ……………………………… (2.1) Ka [HL] Mn K n HL n a ดังนัน้ Ka ……………………………… (2.2) [H ]n มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง จากสมการ จะเห็นว่า pH หรือความเข้มขน้ ของ [H+] มผี ลต่อการตกตะกอนของสาร ซ่ึง Flagg เป็นผู้ค้นพบ และแสดงให้เห็นว่าในการแยก Cu(II) Cd(II) และ Zn(II) ออกจากกันโดยการตกตะกอน ด้วยกรดควิโนลีน (quinoline acid) การปรบั pH ให้เหมาะสมจะแยกโลหะแต่ละตัวออกจากกนั ไดด้ ัง ในภาพท่ี 2.1 ภาพท่ี 2.1 ผลของ pH ต่อการตกตะกอนแยกโลหะ Cu(II), Cd(II)และ Zn(II) ดว้ ยกรดควโิ นลีน ลิแกนด์ท่ีนิยมนามาใช้ในการตกตะกอนโลหะไอออนสว่ นใหญ่จะเปน็ สารอินทรีย์ เนื่องจากมี ความไวและความจาเพาะเจาะจงสงู ตัวอย่างของสารอินทรียท์ ่ีนิยมนามาใช้ ได้แก่ 8-hydroxyquino- line, 1,10 phenanthroline, diethyldithiocarbarmate, ethylenediamine- tetraacetic acid (EDTA) และ ß-diketone เปน็ ตน้

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง10 2.3 การแยกโดยการกลนั่ (distillation) การกล่ันเป็นการแยกสารที่ระเหยได้ออกจากสารรบกวนท่ีไม่สามารถระเหยได้ หรือการแยก ของเหลวผสมออกจากกันตามคุณสมบัติการระเหยได้ที่แตกต่างกัน ของเหลวท่ีมจี ุดเดือดต่าจะระเหย กลายเป็นไอออกมากอ่ น หลังจากน้ันของเหลวที่มจี ดุ เดือดสูงกวา่ จะถูกกล่ันอออกมาตามลาดับ ทาให้ ของเหลวสามารถแยกจากกันได้ การกลั่นมีหลายวิธี ได้แก่ 2.3.1 การกล่นั ธรรมดา (simple distillation) การกล่ันธรรมดาเปน็ เทคนิคอย่างง่ายสาหรบั การกลั่น ของเหลวท่ีมีจุดเดือดต่าจะระเหยกลายเป็นไอก่อนแล้วแยกออกโดยการควบแน่น เหมาะ สาหรบั การแยกสารที่มีจุดเดือดตา่ งกนั ภาพท่ี 2.2 การกลัน่ ธรรมดา

11 2.3.2 การกลั่นภายใต้ภาวะลดความดัน (vacuum distillation) สารบางชนิดจะเกิดการ สลายตัวทจ่ี ุดเดอื ด ดงั นน้ั ในการปอ้ งกนั การสลายตวั จงึ ใช้ภาวะลดความดัน เพ่ือให้สารเกิดการกลายเปน็ ไอท่อี ณุ หภมู ิต่ากว่าจุดเดือด นอกจากนกี้ ารกลน่ั แบบนีย้ ังนิยมใช้กับการแยกสารทมี่ ีจุดเดือดใกลเ้ คียงกนั ดังแสดงในภาพ 2.3 สาร A และ B มีจดุ เดอื ดใกล้เคียงกนั แต่เม่ือความดนั ลดลงสารท้งั สองจะมจี ดุ เดอื ด ต่างกนั มาก ทาใหส้ ามารถกลัน่ แยกออกจากกนั ไดด้ ี ภาพท่ี 2.3 กราฟแสดงผลของความดันตอ่ จุดเดอื ดของสารสองชนดิ 2.3.3 การกล่ันด้วยไอน้า (steam distillation) การกลั่นด้วยไอน้าเหมาะในการกล่ันแยก สารที่มีคุณสมบัติกลายเปน็ ไอได้ง่าย หรือสารท่ีสลายตัวได้ง่าย โดยอาศัยความดันไอของไอน้า ทาให้ ความดันภายในของระบบเพิ่มขึ้น จึงทาใหส้ ารเกดิ การระเหยง่ายขึ้น เช่น การกลัน่ แอมโมเนยี ออกจาก สารละลายผสมทีเ่ ป็นเบส นอกจากนีย้ ังนยิ มใช้ในการกลั่นน้ามันหอมระเหย มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง12 2.3.4 การกล่ันล้าดับส่วน (fractional distillation) ใช้ในการกล่ันของเหลวผสมที่มีจุด เดือดใกล้เคียงกัน และมีองค์ประกอบหลายชนิด ส่วนประกอบของการกล่ันจะเพิ่มคอลัมน์ลาดับสว่ น (fractionation column) มาต่อจากขวดก้นกลมก่อนเข้าคอลมั น์ควบแน่น ดังแสดงในภาพ 2.4 ภาพที่ 2.4 อปุ กรณก์ ารกลนั่ ลาดบั สว่ น คอลัมน์ลาดับสว่ นมีหลายแบบโดยภายในมสี ิ่งกีดขวางเพือ่ ให้ของเหลวที่กลายเป็นไอเกิดการ กระทบกับส่งิ กีดขวาง ทาให้พลังงานลดลงเกดิ การควบแน่นลงมา และสวนทางกับไอของสารที่ลอยขึน้ ไปใหม่เกิดการถ่ายเทความรอ้ นทาใหเ้ กดิ การสมดุลขึน้ ระหวา่ งไอและของเหลว ของเหลวท่กี ลายเป็นไอ ได้งา่ ยกว่าจะแยกออกไปกอ่ น

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 13 การกลั่นลาดับส่วนได้พฒั นามาใช้ในอุตสาหกรรม เช่น การกลั่นแยกน้ามันดิบ หรือ การกลน่ั แยกสารละลายอินทรียผ์ สม โดยทาเป็นหอกล่ัน ซึ่งภายในแบง่ เปน็ ชั้นๆ ดังแสดงในภาพที่ 2.5 ภาพที่ 2.5 หอกล่ันน้ามันดบิ และผลิตภณั ฑ์ สารผสมใสไ่ วใ้ นกระเปาะ เม่อื ใหค้ วามรอ้ น ไอของสารจะผ่านข้ึนไปยังเพลทตา่ งๆ เม่ือเกิดการ ควบแนน่ จะไหลลงมาสวนทางกับไอของสารท่ีระเหยข้นึ ไป โดยจะเกิดสมดลุ ขนึ้ ระหว่างไอของสารและ ของเหลวที่ควบแน่นลงมาในแตล่ ะเพลท และถา่ ยเทความร้อนแก่กัน สารท่มี จี ดุ เดือดตา่ งกนั จะสามารถ แยกออกได้ในแต่ละสว่ นของหอกลั่น สารทม่ี ีจดุ เดอื ดตา่ สุดจะออกในส่วนบนของหอกล่นั

14 2.4 การสสกดั ดว้ ยตวั ทา้ ลtลาย (solvent extraction) 2.4.1 การสกัดของเหลว (liquid-liquid extraction) การสกัดด้วยตวั ทาละลายแป็นวิธกี าร แยกสาร ซง่ึ อาศัยการการกระจายตัวระหวา่ งเฟสนา้ และเฟสของสารอนิ ทรยี ์ อุปกรณ์ทใี่ ชใ้ นการสกัดคือ กรวยแยก (separating funnel) สารละลายตวั อยา่ งจะใส่ในกรวยแยก เตมิ ตัวทาละลายท่ีใช้ในการสกดั ลงไป เขยา่ จนเกดิ การกระจายตัวระหว่างสองเฟส แสดงดังภาพท่ี 2.6 จากน้นั แยกสองเฟสออกจากกัน กฏการกระจายตวั (phase distribution law) กล่าวว่า เมอ่ื สารอยูใ่ นภาวะสมดุลระหว่างเฟส ทัง้ สอง อตั ราส่วนความเข้มข้นของสารในสองเฟสจะคงทเี่ สมอ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง HB(aq) ⇋ HB(org) KD HB (org) ……………………………… (2.3) HB (aq) KD = สมั ประสทิ ธ์กิ ารกระจายตัว (distribution coefficient) ภาพที่ 2.6 การกระจายตวั ของ HB ระหว่างสองเฟส ทม่ี า : (ผเู้ ขียน, กรกฎาคม 2564)

15 การเลือกตัวทาละลายท่ีใช้ในการสกัดอาศัยหลักการละลายท่ีเหมอื นกนั (like dissolve like) ถา้ สารที่ต้องการสกดั มีความเปน็ ข้วั จะเลือกตวั ทาละลายที่มีความเป็นข้ัว หรือสารท่ีสกดั เปน็ สารไมม่ ขี ัว้ จะเลือกตัวทาละลายแบบไมม่ ีข้ัว การพจิ ารณาจะดทู คี่ ไู่ ดโพลโมเมนต์ (dipole moment) และค่าคงท่ี ไดอิเลก็ ทริก (dielectric constant, ɛ) คา่ คงทไี่ ดอิเลก็ ทริกสูงแสดงวา่ มคี วามเป็นขัว้ มาก ในการสกดั สารอาจสกดั เพยี งครง้ั เดียว หรือหลายคร้ังขึน้ อย่กู ับชนดิ ของสารทจี่ ะสกัดและตวั ทา ละลาย การคานวณหาปรมิ าณสารที่ได้จากการสกัด เมื่อ W0 เป็นนา้ หนักเรม่ิ ตน้ ของสารสกัด ซ่งึ ละลาย อยู่ในสารละลายปริมาตร V1 และถูกสกดั ดว้ ยตัวทาละลายชนิดทส่ี องปรมิ าตร V มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง เรม่ิ ตน้ W0 = C1V1 + C V ……………………………… (2.4) ……………………………… (2.5) KD C(org) C ……………………………… (2.6) C(aq) C1 ……………………………… (2.7) สมการ 2.5 เขยี นใหมไ่ ดด้ งั นี้ W0 = C1V1 + KDC1V = C1(V1 + KDV) จาก W1 = C1V1 แทนคา่ C1 เข้าไป จะได้ว่า W1 W0 V1 W0 V1 V1 1 V1 KDV KDV

16 เมอื่ ทาการสกดั สองครง้ั W1 = C2V1 + C1 V = C2V1 + KDC2V ……………………………… (2.8) …………………………… (2.9) C2 W1 …………………………… (2.10) V1 KDV …………………………… (2.11) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง จาก W2 = C2V1 ดังน้ัน W2 W1V1 V1 KDV แทนคา่ W1 จาก 2.8 ลงใน 2.9 จะไดว้ ่า W2 W0 V1 V1 2 KDV ดังนั้น ถา้ ทาการสกดั n ครั้ง จะได้ว่า Wn W0 V1 V1 n KDV โดย Wn = นา้ หนักของสารท่เี หลือหลังจากสกัดไป n ครัง้ W0 = นา้ หนักของสารเร่ิมต้น V1 = ปริมาตรของสารละลายเรม่ิ ต้น V = ปริมาตรของตัวทาละลายทน่ี ามาสกดั

17 ตัวอย่าง 2.1 ในการสกัดสารละลายน้า 500 มิลลิลิตร ที่มีสารหนัก 4 กรัม ด้วยไดเอธิลอีเธอร์ จานวน 500 มลิ ลลิ ิตร จงคานวณรอ้ ยละของสารทสี่ กดั ได้ และถ้าเปลี่ยนเป็นการใช้ไดเอธลิ อเี ธอร์ จานวน 250 มลิ ลิลติ ร สกัด 2 คร้ังแทน จะไดร้ อ้ ยละของการสกดั เป็นเทา่ ไร (คา่ KD เทา่ กบั 3.0) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง วธิ ที ้า ในการสกัด 1 ครั้งด้วยตัวทาละลาย 500 มลิ ลิลิตร จากสมการ W1 W0 V1 V1 1 แทนค่าลงไปจะไดว้ ่า KDV W1 4 500 1 1 500 (3x500) ดังนั้น จะมสี ารเหลือจากการสกัด 1 กรัม หรือถกู สกดั ไปได้ = 4-1 = 3 กรัม คดิ เป็นรอ้ ยละของการสกัดได้ 3x100 75 ตอบ 4 ถ้าใช้ตวั ทาละลายเป็น 250 มลิ ลลิ ติ ร และทาการสกัด 2 ครัง้ W2 W0 V1 V1 2 KDV = 0.64 ดงั น้ัน จะถกู สกดั ไป = 4-0.64 = 3.36 กรมั คดิ เป็นร้อยละของการสกดั ได้ 3.36x100 84 ตอบ 4 ดังน้ันจะเห็นไดว้ า่ ในการสกัดสาร ถ้าเลือกใชต้ วั ทาละลายปรมิ าตรน้อยแตส่ กดั หลายคร้ังจะทา ให้การสกัดดีกวา่ ใช้ปรมิ าตรมากแต่สกัดคร้งั เดยี ว

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง18 ภาพที่ 2.7 ความสมั พันธ์ระหว่างจานวนคร้งั ของการสกัดไดแ้ ละปรมิ าณการสกัดได้ ภาพที่ 2.7 แสดงให้เห็นถึงปริมาณสารท่ีสกดั ได้จะขึ้นกับจานวนครง้ั ของการสกัด และเมื่อทา การสกดั ไปได้สามครง้ั ปริมาณทส่ี กดั ได้จะเพม่ิ ขน้ึ เพยี งเล็กน้อย หลักการเลือกตวั ทาละลายทใี่ ชใ้ นการสกดั คือ 1. ตอ้ งมีค่าสัมประสทิ ธิ์การกระจายตัวสูงสาหรบั สารทต่ี อ้ งการและต่าสาหรับสารปนเปอ้ื นอนื่ ๆ 2. ไม่รวมตวั เปน็ เนอ้ื เดยี วกบั สารละลายเร่มิ ต้น 3. ไมท่ าปฏิกริ ิยากับสารที่ตอ้ งการสกดั 4. ละลายสารทตี่ อ้ งการสกัดได้ดี 5. มคี วามหนดื น้อย 6. มคี วามหนาแน่นแตกตา่ งจากสารละลายเริม่ ต้น เพ่ือให้แยกชน้ั ได้ดี 7. มคี วามเป็นพิษนอ้ ย 8. ไม่ติดไฟได้ง่าย 9. หลังจากทาการสกัดแล้วจะต้องแยกออกจากสารที่ต้องการ ได้ด้วยวิธีง่ายๆ และไม่เกิด อมิ ัลชันถาวรในการสกัด

19 ในการสกัดมักจะเกิดอิมลั ชันขึ้นระหว่างนา้ กับตัวทาละลาย การแก้ไขการเกิดอมิ ัลชันสามารถ ทาไดด้ งั น้ี 1. เปา่ ดว้ ยอากาศ หรอื แก๊สไนโตรเจนเบาๆ บนผวิ ของตวั ทาละลาย 2. เตมิ แอลกอฮอล์ 2-3 หยดแลว้ แกวง่ เบาๆ 3. เติมเกลอื เช่น NaCl CaCl2 Na2SO4 หรือ K2SO4 ลงไป เพื่อให้การละลายสารในชั้นนา้ ตา่ ลง วิธีนเ้ี รียกวา่ salting out effect 4. นาไปเขา้ เคร่อื งเหวยี่ ง (centrifuge) แต่วิธนี ี้จะทาใหป้ ริมาณสารที่ได้น้อยกว่าความจรงิ ในการสกัดสารพบว่า pH จะมีผลต่อการสกัดสารพวกกรดและเบส โดยข้ึนกับชนิดของสาร ดังนัน้ ในการสกดั สารต้องคานงึ ถึงภาวะของความเป็นกรดเบสด้วย 2.4.2 การสกัดหลายคร้ัง (multiple extraction) ในการสกัดสารเพียงตัวเดียวสามารถใช้ การสกัดด้วยตัวทาละลายหนึ่งตัว แต่เม่ือมีสารสองชนิด ซ่ึงมีคุณสมบัติทางเคมีต่างกัน ดังนั้นทาให้ไม่ สามารถสกัดสารออกมาไดง้ ่าย แต่ถ้าสารท้งั สองมลี กั ษณะคล้ายกัน แต่มคี ่าสมั ประสิทธก์ิ ารกระจายตัว ต่างกัน สารจะถูกสกัดได้เพียงบางส่วนเท่าน้ันในการสกัดหน่ึงครงั้ สารตัวหนึ่งอาจสกัดได้มากในตวั ทา ละลายหน่งึ ขณะทส่ี ารอกี ตวั จะถูกสกดั ได้ดีในตัวทาละลายตัวอ่ืน ดังนัน้ การที่จะสกัดไดส้ มบูรณต์ อ้ งทา การสกดั หลายๆ ครง้ั โดยนักวทิ ยาศาสตร์ Lyman Craig จึงได้ประดษิ ฐ์อปุ กรณ์ในการสกดั ซงึ่ มีลักษณะ ดังภาพที่ 2.8 โดยการใชง้ านจะตอ่ กนั เป็นอนุกรม ซ่ึงตวั ทาละลายจากตวั ทห่ี นงึ่ จะไหลผา่ นเขา้ ตวั ที่สอง และตวั ท่สี องเขา้ ตวั ที่สามตามลาดับ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง20 ภาพท่ี 2.8 ชุดสกัดของ Lyman Craig ทมี่ า : Poole, C.F., 2005 การสกดั สารที่ละลายในตัวทาละลายชนิดทหี่ นงึ่ (KD = 1) ซง่ึ มคี วามหนาแน่นมาก เมือ่ ใส่ลงไป ในเคร่ืองมือตวั ท่หี นง่ึ จากนน้ั เตมิ ตวั ทาละลายตวั ทีส่ องทมี่ ีความหนาแน่นน้อยกว่าลงไป ซึ่งจะอยูช่ ้นั บน (ปริมาตรของตัวทาละลายทง้ั สองชนดิ เท่ากัน) เมื่อเขย่าใหเ้ กดิ สมดุล ปล่อยใหแ้ ยกชั้น สารตัวอยา่ งจะ ถกู สกดั เข้าส่เู ฟสบนครง่ึ หนึง่ และเหลือในเฟสลา่ งอกี ครึ่งหน่งึ ถา่ ยตัวทาละลายเฟสบนเขา้ เครื่องมือตวั ท่ี สอง สว่ นตัวแรกจะเตมิ ตัวทาละลายชนิดที่สองลงไปใหม่ เขย่าใหเ้ กดิ สมดลุ สารจะถูกสกดั ไปในเฟสบน อกี ครง่ึ หนง่ึ และสารจะเหลอื ในเฟสลา่ งลดลงไปอีกครึง่ เมื่อทาการสกดั ไปเร่อื ยๆ สารจะถูกสกัดไปทีละ คร่งึ ดังแสดงในภาพ 2.9

21 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ภาพท่ี 2.9 สดั สว่ นการกระจายตัวของสารเมื่อสกัดดว้ ยเคร่ืองมอื ของ Craig โดย KD = 1 และ V1=V2 ทม่ี า : (ผเู้ ขยี น, 2564) ให้ P = อตั ราสว่ นของสารท่อี ยใู่ นตัวทาละลายชนดิ ที่หนึ่ง C1V1 Q = อตั ราส่วนของสารท่อี ย่ใู นตัวทาละลายชนดิ ทส่ี อง C1V1 C2V2 C2 V2 C1V1 C2V2

22 ซ่ึง KD C1 แทนค่าลงใน p และ q จะไดว้ า่ C2 p K D V1 …………………………… (2.12) KDV1 V2 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงq V2 …………………………… (2.13) KDV1 V2 สัดส่วนของสารท่ีสกัดได้ พบว่ามีความสัมพันธ์เป็นแบบอนุกรมของไบโนเมียล (binomial series) ซง่ึ สามารถเขียนความสมั พนั ธ์ ดงั สมการ 2.14 ตารางท่ี 2.3 สดั ส่วนของสารที่สกดั ไดจ้ ากเครือ่ งมือ Craig ท่มี า : (วรรณา กาญจนมยรู , 2551) จานวนครั้ง เครอื่ งมือตัวที่ ของการสกดั 1 2 3 4 5 6 7 8 1 เรม่ิ ตน้ 1 1 1 6 7 1 11 21 2 121 3 1331 4 14641 5 1 5 10 10 5 6 1 6 15 20 15 7 1 7 21 35 35 p q n pn npn 1q n n 1 pn 2q2 n n 1 n 2 pn 3q3 ... qn 2! 3! …………………………… (2.14)

23 ตัวอย่าง 2.2 จงคานวณการกระจายของสารหลังจากผ่านการสกัดดว้ ยชุดเครอื่ งมือของCraig สามครัง้ โดยปริมาตรเร่ิมต้นเท่ากับ 2 มิลลิลิตร และตัวทาละลายชนิดที่สองมีปริมาตร 4 มิลลิลิตร ขณะที่ค่า สมั ประสทิ ธิก์ ารกระจายตัวเทา่ กบั 3.0 วิธที า้ จากสมการ (2.12) และ (2.13) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง p KDV1 3.0x2 6 KDV1 V2 3.0x2 4 10 q V2 44 KDV1 V2 3.0x2 4 10 เม่ือ n=3 จะไดว้ ่า p q3 63 362 4 36 42 43 10 10 10 10 10 10 216 432 288 64 1000 1000 1000 1000 ดังนนั้ ในการสกัดของชุดที่ 1 ประกอบด้วยสาร = 21.6 % ตอบ ในการสกัดของชุดท่ี 2 ประกอบด้วยสาร = 43.2% ในการสกดั ของชดุ ที่ 3 ประกอบดว้ ยสาร = 28.8% ในการสกดั ของชุดที่ 4 ประกอบดว้ ยสาร = 6.4% 2.4.3 การสกัดแบบต่อเน่ือง (continuous extraction) ในกรณีสารมีค่า KD < 1 การสกดั จะตอ้ งทาหลายคร้ังเพอ่ื แยกสารใหส้ มบูรณ์ ดงั นน้ั การสกดั แบบต่อเน่ืองจะชว่ ยลดการสกดั หลายครั้งได้ อปุ กรณใ์ นการสกัดตอ่ เน่ืองดังแสดงในภาพ 2.10 ซ่ึงมสี องแบบ คือ กรณตี ัวทาละลายที่ใชใ้ นการสกดั มี ความหนาแน่นนอ้ ยกวา่ สารละลายตัวอยา่ ง อุปกรณ์จะเป็นแบบ (ก) ซง่ึ ตัวทาละลายจะใสใ่ นขวดกน้ กลม เม่ือได้รับความรอ้ นจะกลายเป็นไอและระเหยไปตามแขน F เข้าสู่คอนเคนเซอร์ เม่ือเกิดการควบแน่น

24 ของเหลวจะไหลลงมาตามท่อ D ซ่ึงหย่อนอยู่ในหลอด E หยดของเหลวของตัวทาละลายซ่ึงเบาก็จะ เคล่ือนท่ีผ่านสารละลายตัวอย่างขึ้นไป โดยพาสารที่จะสกดั ไปด้วย เมื่อระดับของตัวทาละลายสูงกว่า แขน F ก็จะไหลเข้าขวดกันกลม การสกัดจะทาต่อเนื่องไปเรอื่ ยจนกระทงั่ เสรจ็ สิน้ สารจะถูกสกดั เขา้ สู่ ตัวทาละลาย แยกตัวทาละลายออกได้โดยการกลั่น ในกรณีที่ตัวทาละลายที่ใช้ในการสกัดมีความ หนาแนน่ น้อยกวา่ สารละลายตัวอย่าง อปุ กรณ์ดังในภาพ(ข) โดยตัวทาละลายจะใสไ่ วใ้ นขวดก้นกลม เมื่อ ได้รบั ความร้อนและระเหยกลายเปน็ ไอเข้าสคู่ อนเคนเซอร์ เกิดการควบแน่นกลายเป็นหยดของเหลวลง มา เนื่องจากตัวทาละลายมีความหนาแน่นมากจะไหลผา่ นสารละลายตัวอย่างลงสู่ตอนล่าง เม่ือระดับ ของตวั ทาละลายมากข้นึ และสูงกว่าระดับแขนของท่อ E กจ็ ะไหลเข้าสขู่ วดก้นกลม มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ภาพท่ี 2.10 อุปกรณ์การสกัดอยา่ งตอ่ เน่อื ง (ข) ตวั ทาละลายทม่ี คี วามหนาแน่นมาก (ก) ตวั ทาละลายที่มีความหนาแนน่ นอ้ ย ที่มา : (Dilts, R.V., 1974) 2.4.4 การสกัดของแข็ง (solid liquid extraction) การสกัดตัวอย่างท่เี ปน็ ของแข็งต้องใช้ เวลานาน และอาศัยความร้อนช่วยในการสกัด อุปกรณ์ในการสกัดเรียกว่า soxhlet ดังแสดงในภาพ 2.11 โดยตัวอยา่ งที่เป็นของแข็งหลงั จากบดให้มีขนาดสม่าเสมอแล้ว นามาใส่ใน thimble E ซง่ึ ทาด้วย

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 25 กระดาษกรอง และวางเข้าไปใน A ตวั ทาละลายอินทรยี ์ท่ใี ช้ในสกัดจะใสใ่ นขวดก้นกลม B ดา้ นบนสุดจะ ตอ่ กับคอนเดนเซอร์ D เมือ่ ใหค้ วามรอ้ น ตัวทาละลายในขวดกนั กลมจะกลายเปน็ ไอระเหยข้นึ ไปผ่านไป ยงั ทอ่ C และควบแนน่ ทคี่ อนเดนเซอร์ ไหลลงมาทว่ ม thimble E เมือ่ ปริมาณมากจนถงึ ระดบั ของแขน ไซฟอน (siphon) F ก็จะไหลลงขวดกน้ กลมและพาส่วนท่ีสกัดได้จากตัวอย่างลงมารวมในขวดก้นกลม การสกดั จะดาเนนิ เปน็ เวลาหลายช่ัวโมงขึ้นอยกู่ ับตวั อยา่ ง จนกระท่งั สนิ้ สดุ แยกตัวทาละลายออกไปโดย การกล่ัน ภาพที่ 2.11 อุปกรณก์ ารสกดั ของแข็งชุด soxhlet ทมี่ า : (Generalic, E., October 2018.)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง26 2.4.5 การสกัดโลหะ (metal extraction) การสกัดโลหะอาศัยการเกิดเป็นสารประกอบ เชงิ ซ้อนท่ไี มม่ ปี ระจกุ บั ลแิ กนด์ สารประกอบที่เกดิ ขนึ้ จะละลายไดด้ ีในตวั ทาละลายอินทรยี ์ ตวั อยา่ งของ ลิแกนด์ที่ใช้ในการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนกับโลหะคือ 8-hydroxyquinoline, diethyldithio- carbamate sodium salt หรอื dimethylglyoxime เปน็ ต้น การสกัดด้วยตัวทาละลายเป็นเทคนิคที่งา่ ย สะดวก แต่ข้อเสียคือการเกิดอิมัลชัน ซ่ึงจะทาให้ ประสิทธิภาพการสกดั สารลดลง 2.5 การสกัดด้วยเฟสของแขง็ (solid phase extraction, SPE) เทคนิคการสกัดด้วยเฟสของแข็งเร่มิ พฒั นามาเพ่ือใช้แทนการสกัดด้วยตัวทาละลาย ซง่ึ วธิ นี ้จี ะ ช่วยลดปรมิ าณการใชต้ วั ทาละลายอนิ ทรีย์ อปุ กรณก์ ารสกัดดว้ ยเฟสของแขง็ ประกอบด้วยคอลัมน์ซึง่ ทา ด้วยพอลโิ พรพลิ ีน ดงั แสดงในภาพ 2.12 ภาพที่ 2.12 คอลัมน์การสกัดดว้ ยเฟสของแขง็ เฟสของแข็งที่บรรจุในคอลัมน์มีหลายชนิด ซ่ึงการเลือกเฟสของแข็งจะข้ึนอยู่กับชนิดของ ตัวอย่างท่ีจะสกัด ตัวอย่างของเฟสของแข็งดังแสดงในตาราง 2.4 จุดประสงค์ในการใช้งานของเฟส ของแข็ง สามารถทาได้สามแบบคือ 1. การทา้ ความสะอาดตัวอยา่ ง (sample cleanup) สารตวั อยา่ งจะถูกจบั ไวด้ ้วยสารดูดจับ หรือเฟสของแข็ง โดยส่ิงปนเปื้อนจะผ่านออกไปจากคอลมั น์ จากนั้นเลือกตัวทาตะลายท่ีเหมาะสมใน การชะตัวอยา่ งออกจากคอลมั น์ ถา้ ตวั อยา่ งมีความเป็นข้วั มากกว่า สงิ่ ปนเป้อื นจะเลอื กเฟสของแข็งแบบ

27 นอร์มัลเฟส (normal phase) สารตัวอย่างจะดูดซับไว้ด้วยเฟสของแข็ง ขณะท่ีสิ่งปนเปื้อนจะผ่าน ออกไป จากนน้ั เลอื กตวั ทาละลายทม่ี ีความเปน็ ข้ัวค่อนขา้ งสูงในการชะสารตวั อยา่ ง ในกรณที ่ีตวั อยา่ งมคี วามเปน็ ข้ัวน้อยกว่าส่ิงปนเป้ือน เฟสของแขง็ ทีใ่ ช้จะเลอื กแบบรีเวอรสเ์ ฟส (reversed phase) ตัวอย่างจะดูดซับไว้ด้วยเฟสของแข็ง ขณะท่ีส่ิงปนเป้อื นผ่านคอลมั น์ออกไป ตัวทา ละลายทีเ่ ลือกใช้ในการชะตัวอย่างจะมีความเปน็ ขั้วนอ้ ย ในกรณีการแยกสารตวั อยา่ งตามขนาดโมเลกลุ จะเลอื กเฟสของแขง็ แบบไสซเ์ อก็ ซ์ครชู ัน (size exclusion) หรือ กรณแี ยกสารตวั อย่างทมี่ ปี ระจุ สามารถเลอื กเฟสของแข็งแบบแลกเปลี่ยนไอออน 2. การเพิ่มความเขม้ ขน้ (sample enrichment) ในกรณีท่สี ารที่จะวิเคราะห์มปี รมิ าณน้อย มากในสารละลายตัวอยา่ ง การเพ่มิ ความเขม้ ข้นทาไดโ้ ดยผา่ นสารละลายตัวอยา่ งปริมาณมากลงไป สาร ตัวอยา่ งจะดดู ซับด้วยเฟสของเข็ง จากนัน้ ชะด้วยตัวทาละลายทเี่ หมาะสมในปรมิ าตรเพียงเล็กน้อย เช่น 2-3 มิลลลิ ติ ร ก็จะเป็นการเพ่มิ ความเข้มข้นของสารตัวอยา่ งได้ การเลอื กเฟสของแขง็ ข้นึ อย่กู บั ชนดิ ของ สารตัวอย่าง 3. การก้าจดั เมทรกิ ซ์ (matrix removal) เฟสของแข็งจะดูดซับเมทริกซไ์ ว้ ขณะทีต่ วั อย่างจะ ผ่านออกจากคอลัมน์ การใชง้ านสาหรับเฟสของแขง็ ทุกคร้ังจะต้องมีการปรบั สภาวะ (condition) ก่อน เสมอการปรับสภาวะคอลมั นท์ าไดโ้ ดยผ่านตัวทาละลายทเ่ี หมาะสมลงไปก่อน ตัวอยา่ งของตวั ทาละลาย ท่ีใช้ในการปรบั สภาวะ เช่น เมธานอล เฮกเซน หรือ คลอโรฟอร์ม ข้ึนอยู่กับชนิดของเฟสของแข็ง เพอ่ื ทาความสะอาดและโซลเวทหมูฟ่ ังก์ชัน (solvate the functional group) ของเฟสของแข็ง แลว้ จงึ ผ่าน สารละลายตวั อยา่ งท่ีตอ้ งการสกดั ลงไป เฟสของแข็งในการสกัดมี 3 แบบ คือ แบบแผ่น (disk) แบบคาร์ทริดจ์ (cartridge) และแบบไซ รงิ (syringe barrel) ดังแสดงในภาพ 2.13 และชดุ อปุ กรณ์การสกดั ซงึ่ ต่อกับปัม้ สูญญากาศ ดงั แสดงใน ภาพ 2.14 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง28 ภาพท่ี 2.13 รปู แบบของเฟสของแขง็ ทม่ี า : (Thurman, E.M. และ Snavely, K., 2000, p.18-26) ภาพที่ 2.14 อุปกรณ์การสกัดด้วยเฟสของแขง็ ท่มี า : (Poole, C.F. และ Poole, S.K., 2012)

29 ตารางที่ 2.4 ชนดิ ของเฟสของแข็ง โครงสร้าง ชนดิ ของเฟสของแข็ง Reversed phase octadecyl, C18 -(CH2)17CH3 octyl, C8 -(CH2)7CH3 phenyl มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง(CH2)3 Normal phase Cyano, CN -(CH2)3CN Adsorption Amino, NH4 -(CH2)3NH2 kiesel guhr -SiOH Ion exchange silica gel -SiOH florisil Mg2SiO3 alumina Al3O3 Amino, NH2 -(CH2)3NH2 quaternary amine -(CH2)3N+(CH3)3 carboxylic acid -(CH2)2COOH (CH2)3 SO3H Size exclusion aromatic sulfonic dextran acid sephadex G-25 ตวั อย่างการใชเ้ ฟสของแข็งในการทาความสะอาดสารตวั อยา่ งหลงั จากปรบั สภาวะคอลมั น์แล้ว ผา่ นสารละลายตัวอย่างลงไปทนั ที จากนัน้ ล้างสง่ิ ปนเปอ้ื นออกจากคอลมั น์ดว้ ยตวั ทาละลายสาหรบั ล้าง

30 ท้ิงไว้ให้แห้งหรือเป่าด้วยแก็สไนโตรเจน จากน้ันจึงชะตัวอย่างออกจากคอลัมน์ด้วยตัวทาละลายที่ เหมาะสม มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

31 ค้าถามทบทวน 1. การแยกสารด้วยวธิ กี ารกล่ัน มีหลกั การอยา่ งไร 2. การกลัน่ ภายใต้ภาวะลดความดัน ตา่ งจากการกลนั่ ด้วยไอนา้ อยา่ งไร และเหมาะสาหรบั การ แยกสารประเภทใด 3. การเลือกตวั ทาละลายในการสกัดสาร มหี ลกั การอยา่ งไร 4. วธิ แี ก้ไขการเกดิ อิมัลชันทเ่ี กิดจากการสกัดดว้ ยตวั ทาละลายทาไดอ้ ยา่ งไร 5. หากต้องการแยกสารผสมสองชนดิ ทมี่ ีมีค่า KD ใกลเ้ คยี งกัน จะตอ้ งให้วิธกี ารสกัดอยา่ งไร จึง จะเหมาะสมและแยกสารออกจากกนั ค่อนขา้ งสมบูรณ์ อธิบาย 6. เม่ือตวั อย่างเปน็ ของแข็ง จะทาการสกดั ด้วยวธิ ีใดจึงจะเหมาะสมและสะดวกทสี่ ดุ 7. การแยกสารตวั อย่างท่ีมีความเป็นข้ัวสงู กวา่ ส่ิงปนเป้ือนออกจากกนั ท่านคดิ ว่าควรเลอื กเฟส ของแข็งแบบใดจงึ จะเหมาะสม และมวี ิธีการสกดั อย่างไร 8. โบรมนี (Br) 3.96 มลิ ลกิ รัม ละลายในนา้ จานวน 50 มิลลิลิตร เม่ือนามาสกดั ดว้ ยคารบ์ อนเต ตระคลอไรด์ จานวน 10 มิลลลิ ิตร จงคานวณปรมิ าณโบรมนี ทม่ี ใี นแต่ละเฟส ซ่งึ โบรมีน มีคา่ KD เทา่ กบั 27 ท่ี 25 °C 9. ค่า KD สาหรับ โครเมยี มคลอไรด์ ระหวา่ งเฟส HCl และเฟสของคลอโรฟอรม์ มคี ่า 2.3 เมอ่ื นาโครเมียมคลอไรด์เข้มข้น 5.00 x 10-3 M ซ่ึงละลายใน 3M HCl จานวน 15.0 มิลลิลิตร มาสกัดดว้ ย คลอโรฟอรม์ จานวน 5.00 มิลลิลติ ร จะตอ้ งทาการสกดั กคี่ รงั้ จงึ จะได้รอ้ ยละของการสกดั เท่ากบั 99.5% 10. ในการสกดั ดว้ ยชดุ เคร่ืองมอื ของ Craig เม่อื V1 = V2 และ KD =1 เมื่อทาการสกัด 10 ครง้ั ถามวา่ จะมสี ารคงเหลืออยใู่ นเครอื่ งมือตัวแรกเละตวั ทีส่ อง คิดเป็นสดั สว่ นเทา่ ไร มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

32 เอกสารอา้ งองิ ธวัชชยั ศรีวิบลู ย.์ (2551). เทคนิคการแยก (Separation Techniques). กรงุ เทพ : สานักพมิ พ์ มหาวทิ ยาลัยรามคาแหง. วรรณา กาญจนมยูร. (2551). หลกั ทางเคมีวเิ คราะห์. ขอนแก่น : โรงพิมพม์ หาวทิ ยาลัยขอนแกน่ . Dilts, R. V., (1974). Analytical chemistry Methods of separation. New York : Van Nostrand. Generalic, E. (2018). Soxhlet extractor. Croatian-English Chemistry Dictionary & Glossary. คน้ เมื่อ 6 ธันวาคม 2564. จาก URL : https://glossary.periodni.com. Poole, C.F. (2005). Extaction. Solvent Extraction: Multistage Countercurrent Distribution, Encyclopedia of Analytical Science (Second Edition). Poole, C.F. and Poole, S.K. (2012). Principles and Practice of Solid-Phase Extraction. Comprehensive Sampling and Sample Preparation, 2 : 273-297. Thurman, E.M. and Snavely, K. (2000). Advances in solid-phase extraction disks for environmental chemistry. Trends in Analytical Chemistry, 19(1) : 18-26. มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

บทที่ 3 โครมาโทกราฟี โครมาโทกราฟี (chromatography) เป็นเทคนิคในการแยกสารออกจากกัน โดยอาศัยการ กระจายตัวของสารระหว่างเฟสสองเฟส ซ่ึงจัดเป็นการแยกสารแบบหลายระยะ (multistage) ขณะท่ี การสกัดดว้ ยตัวทาละลายหนงึ่ ครัง้ จดั เป็นการแยกแบบระยะเดียว (single stage) โดยมาจากศพั ท์ภาษา กรกี สองคา คือ chroma หมายถงึ สี (color) และ graphein หมายถึง การเขียน (to write) เทคนิคน้ีค้นพบในปี ค.ศ. 1906 โดย มิคาอิล ชเวต (Mikhail Tsvet, 14 May 1872 – 26 June 1919) นักพฤกษศาสตร์ชาวรสั เซีย ซ่งึ ศกึ ษาการแยกคลอโรฟลิ ลแ์ ละสจี ากพชื โดยคอลมั น์ท่ีบรรจุ ดว้ ยของแข็งแคลเซยี มคารบ์ อเนทเปน็ ตัวดูดซบั นาสารที่สกัดได้จากพืชผ่านเข้าคอลัมน์ และใชเ้ บนซิน อีเทอร์/เอทานอลผสมเป็นตัวชะ พบว่าสารที่สกัดได้จากพืชจะถูกแยกออกเป็นแถบสีขึ้นในคอลัมน์ วิธีการน้ีอธิบายไวเ้ ม่ือวันท่ี 30 ธันวาคม พ.ศ. 2444 ที่ XI Congress of Naturalists and Physicians ในเซนต์ปเี ตอร์สเบริ ก์ หลักการแยกสารของเทคนิคโครมาโทกราฟีคือ ความสามารถการเคลื่อนที่ขององค์ประกอบ ของสารบนตัวดูดซับชนิดของแข็งไม่เท่ากัน โดยองค์ประกอบทถ่ี ูกดูดซับได้น้อย และเคลื่อนที่ไดเ้ ร็วจะ เคลื่อนทีแ่ ยกตัวออกมาพรอ้ มกับตวั ทาละลาย เทคนิคทางโครมาโทกราฟีประกอบด้วยเฟสคงที่ (stationary phase) และเฟสเคลื่อนที่ (mobile phase) สารจะเกิดกระจายตัวระหว่างสองเฟส ซ่ึงมีค่าคงที่ของการกระจายตัว KD = Cs/CM มาเกย่ี วขอ้ ง โดย Cs และ CM คอื ความเขม้ ขน้ ของสารในเฟสคงที่และเฟสเคล่ือนท่ี ตามลาดบั ถา้ สารมี ค่า KD สูงแสดงว่าจะกระจายตัวอยู่ในเฟสคงท่ีได้ดี และจะใช้เวลาในการชะนานกว่าสารที่มีค่า KD ต่า กว่า เวลาที่สารใช้ในการเคลื่อนที่ออกจากคอลัมน์ท่ีบรรจุด้วยเฟสคงท่ีจะเรียกว่า เวลารีเทนชัน (retention time, tR) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง34 3.1 ชนิดของโครมาโทกราฟี (type of chromatographic method) โครมาโทกราฟีสามารถแบ่งตามชนิดของเฟสเคลอ่ื นที่ได้เป็นสองชนิดคือ แก๊สโครมาโทกราฟี (gas chromatography) และโครมาโทกราฟีเหลว (liquid chromatography) และแต่ชนดิ ยงั สามารถ แบ่งออกไดต้ ามชนิดของเฟสคงที่ ซง่ึ ชนดิ ของโครมาโทกราฟสี ามารถเขียนเปน็ แผนภาพดงั แสดงในภาพ ท่ี 3.1 แก๊สโครมาโทกราฟี (Gas Chromatography, GC) เป็นการกระจายตัวของสารระหว่างเฟส คงท่ี ที่เปน็ ได้ของแขง็ (GSC) และของเหลว (GLC) โดยมีเฟสเคลือ่ นท่ีเป็นแก๊ส โครมาโทกราฟีของเหลว แบ่งออกเป็นสองชนิคคือ เพลนโครมาโทกราฟี โดยเฟสคงที่จะมี ลกั ษณะเปน็ แผน่ และคอลัมนโ์ ครมาโทกราฟี ซงึ่ เฟสคงที่จะบรรจอุ ยูใ่ นคอลัมน์ คอลมั นโ์ ครมาโทกราฟี ยังแบ่งออกตามชนิดของเฟสคงที่ ได้แก่ โครมาโทกราฟีของเหลว-ของแข็ง (LSC) โครมาโทกราฟี ของเหลว-ของเหลว (LLC) โครมาโทกราฟีแบบแลกเปล่ยี นไอออน (IEC) และไซสซเ์ อ็กซครชู นั (SEC) ภาพที่ 3.1 ชนดิ ของโครมาโทกราฟี ทม่ี า : (ผเู้ ขียน, 2564)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 35 3.2 เพลนโครมาโทกราฟี (plane chromatography) เป็นเทคนิคท่ีใช้แยกได้ท้ังสารอินทรยี ์และสารอนินทรีย์ บางครงั้ กเ็ รียกว่าโครมาโทกราฟแี บบ แผ่น (sheet chromatography) วิธีการคือหยดสารตัวอย่างที่ต้องการจะแยกซ่ึงอยู่ในรูปของ สารละลาย ลงบนแผ่นกระดาษ หรือเผน่ ท่ีมีเฟสคงที่เคลือบอยู่ หลังจากระเหยตัวทาละลายแล้ว นาไป ใส่ในภาชนะท่ีมีเฟสเคลื่อนท่ีอยู่ ซึ่งอาจเป็นตัวทาละลายผสม หรือตัวทาละลายชนิดเดียว ข้ันตอนนี้ เรียกว่า การดีวิโลป (developed) เฟสเคล่ือนที่จะพาสารเคลื่อนตามแผน่ ของเฟสคงที่ ระยะทางทต่ี ัว ทาละลายเคลื่อนที่ (solvent front) และตาแหน่งของสารที่ถูกแยกออกไป สามารถนาไปหาค่า retardation factor หรือ ค่า Rate of flow (Rf) ได้ โดยค่านี้เป็นค่าเฉพาะตัวของสาร ขึ้นอยู่กับชนิด ของตัวทาละลายและตัวดูดซับ ดังน้ันการบอกค่า Rf ของสารแต่ละชนิดจึงต้องบอกชนิดของตัวทา ละลาย และตัวดูดซบั เสมอ ค่า Rf สามารถคานวณไดจ้ ากสูตร ดังนี้ Rf = ระยะทางท่ีสารเคมคี ล่ือนท่ี (cm) ระยะทางท่ีตัวทาละลายเคลอ่ื นท่ี (cm) สารต่างชนิดกันจะมีค่า Rf แตกต่างกัน เพราะฉะน้ันเราจึงสามารถใช้ค่า Rf มาใช้ในการ วิเคราะหช์ นิดของสารได้ กล่าวคือ ถ้าสารใดมีความสามารถในการละลายสงู จะมีค่า Rf มาก เนื่องจาก ตัวทาละลายจะเคล่ือนที่เรว็ กว่าสารที่จะแยก ค่า Rf < 1 เสมอ ถ้าใชต้ วั ทาละลายและตวั ดดู ซบั ชนดิ เดียวกันปรากฏว่ามีคา่ Rf เท่ากัน อาจสนั นษิ ฐานได้วา่ สาร ดังกล่าวเป็นสารชนดิ เดียวกัน หรอื นาสารตัวอยา่ งมาทาโครมาโทกราฟีค่กู บั สารจรงิ กไ็ ด้ ภาพที่ 3.2 การแยกสารด้วยเพลนโครมาโทกราฟี

36 จากภาพที่ 3.2 สามารถหาค่า Rf ของสารชนดิ ต่างๆ ได้ ดงั นี้ สารสแี ดง (Red) Rf 2 0.2 10 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงสารสมี ่วง (Purple)Rf60.6 10 สารสนี ้าเงนิ (Blue) Rf 8 0.8 10 เมอ่ื พจิ ารณาคา่ Rf ของสารท้ังสามชนดิ พบวา่ สารสนี า้ เงนิ มคี วามสามารถในการละลายสงู ตามดว้ ยสารสีม่วง และสแี ดง ตามลาดบั 3.2.1 โครมาโทกราฟีกระดาษ (paper chromatography, PC) กระดาษที่ใช้สาหรับโครมาโทกราฟีทาด้วยเซลลูโลส โดยเซลลูโลสเป็นสารพอลิเมอร์ของ คาร์โบไฮเดรต ซงึ่ มีมวลโมเลกลุ มากกว่า 100,00 โมเลกลุ น้าหรอื ตัวทาละลายสามารถที่จะเกาะโมเลกลุ เซลลูโลส ซ่ึงทาหน้าที่เป็นเฟสคงที่ ดังน้ันเทคนิคนี้เป็นการกระจายตัวของสารระหว่างเฟสคงทีท่ ่ีเป็น ของเหลวและเฟสเคล่ือนที่ท่ีเป็นของเหลว (liquid-liquid chromatography) ซ่ึงเป็นการเกิดอันตร กิรยิ า (Interaction) ท่ีเรียกว่า การเกิดพาร์ทชิ ัน (partition) เฟสคงที่ของการใช้โครมาโทกราฟีแบบกระดาษคือ น้า เนื่องจากในบรรยากาศมีไอน้า ซ่ึงจะ แทรกอยู่ในโมเลกลุ ของเซลลโู ลส ในกรณีท่ีต้องการเปล่ียนเฟสคงที่เปน็ ตัวทาละลายอื่นสามารถทาได้ โดยการนากระดาษใสไ่ ว้ในภาชนะปิดที่มีตัวทาละลายนั้นอยู่ ปลอ่ ยให้ไอของสารเกิดสมดลุ และกระจาย ตัวเขา้ ไปในโมเลกลุ ของเซลลโู ลส ในกรณีที่ตัวทาละลายนน้ั เป็นสารระเหยยาก จะใชว้ ิธีการนากระดาษ จมุ่ ลงในตวั ทาละลายนน้ั เมือ่ ปลอ่ ยใหแ้ ห้งก็สามารถนาไปใชง้ านได้ นอกจากนยี้ ังมกี ารนากระดาษชนิด พเิ ศษซึง่ ประกอบดว้ ยสารแลกเปล่ียนไอออนมาใชง้ าน ซึง่ สามารถใชแ้ ยกไอออนได้ ตัวทาละลายที่นามาใช้ในการดีวิโลปจะขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ต้องการจะแยก โดยเลือกให้มี ความเปน็ ข้ัวใกลเ้ คยี งกบั สารทจ่ี ะแยก โดยท่วั ไปนิยมใชต้ วั ทาละลายผสม เพ่ือใหม้ อี านาจการละลายสาร

37 ได้พอเหมาะ การเลอื กทาโดยทดสอบการกระจายตัวของสาร หยดสารท่ีต้องการจะแยกลงไปบนแผ่น ของเฟสคงที่ จากนัน้ หยดตวั ทาละลายท่ีเลอื กทบั ลงไปบนหยดสาร ทาซา้ กับตัวทาละลายชนิดอื่น โดยวธิ ี เดียวกัน และเปรียบเทียบการกระจายของสาร ตัวทาละลายท่ีดีจะต้องกระจายสารได้เหมาะสม ดัง แสดงในภาพที่ 3.3 ภาพท่ี 3.3 การทดสอบการกระจายตัวของสารกบั ตัวทาละลาย ที่มา : (ผ้เู ขยี น ดัดแปลงจาก Abbott และ Andrewa, 1970 : 1-59) จากภาพ 3.3 หมายเลข (1) เป็นสารตัวอย่างเรมิ่ ต้น หมายเลข (2) แสดงการกระจายตัวของ สารในตัวทาละลายได้เหมาะสม ขณะท่ีหมาย (3) มีการกระจายของสารมากเกินไป และหมายเลข (4) สารกระจายตวั ไดน้ อ้ ย วิธีการวิเคราะห์สารด้วยเทคนิคโครมาโทกราฟีกระดาษ ดังแสดงในรูป 3.4 หยดสารละลาย ตัวอย่างลงบนกระดาษ ทาเคร่อื งหมายตาแหน่งเรม่ิ ตน้ เป่าใหแ้ หง้ เพือ่ ระเหยตัวทาละลายจากนัน้ นาไป ใส่ในแทงคท์ ่ีมตี วั ทาละลายทจี่ ะมาทาการดีวิโลป (developing solvent) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง38 ภาพที่ 3.4 การวิเคราะห์สารด้วยเทคนคิ โครมาโทกราฟีกระดาษ ในการดีวโิ ลป ใหเ้ ฟสเคลือ่ นไหลผ่านกระดาย ซง่ึ สามารถทาได้ 3 วธิ ี คอื 1. การดีวิโลปแบบไหลขึ้น (ascending development) ตัวทาละลายจะใส่ไว้ในแทงก์ทมี่ ฝี า่ ปิดสนิท ปล่อยให้ภายในแทงค์เกิดการอ่ิมตัวด้วยไอของตัวทาละลาย จากน้ันจึงวางกระดาษเข้าไปใน แทงค์ อาจจะแขวนหรอื ม้วนแล้วต้งั ไว้ ดงั แสดงในรปู 3.5 (a) 2. การดีวิโลปแบบไหลลง (descending development) ตัวทาละลายใส่ไว้ในภาชนะซ่ึงวาง อยู่ด้านบนของแทงค์ นาปลายกระดาษด้านที่หยดสารวางลงในภาชนะโดยหย่อนกระดาษลงมา ตัวทา ละลายจะไหลและพาสารลงมา วิธีน้ีปลายของกระดาษอีกด้านจะตัดเป็นหยักๆ ไว้เพอ่ื ให้ตวั ทาละลาย ไหลลงมาตามแนวกระคาษ ดงั แสดงในภาพที่ 3.5 (b) วธิ ีนจ้ี ะทาใหก้ ารดวี ิโลปรวดเรว็ แต่ต้องใช้กระดาษ ยาว และตัวทาละลายปรมิ าณมาก เหมาะกบั สารที่แยกยาก 3. การคีวิโลปสองทิศทาง (two dimensional development) วิธีการคือ หยดตัวอย่างไว้ที่ มุมใดมุมหน่ึง ดังแสดงในภาพท่ี 3.6 จากนั้นนาไปวางในแทงค์ที่มีตัวทาละลายชนิดที่หนึ่ง เม่ือการดวี ิ โลปเสรจ็ สารจะแยกออกจากกัน จากน้นั นากระดาษออกมาผ่ึงให้แหง้ แล้วนาไปใสใ่ นตัวทาละลายชนิด ท่ีสอง โดยหมนุ กระดาษทามมุ ฉากกบั แนวเดมิ วธิ ีน้ีจะใชก้ ับตวั อย่างที่ไม่สามารถแยกด้วยตัวทาละลาย ชนิดเดียว และวิธีน้ีจะทาให้การแยกสารสมบูรณ์ ส่วนใหญ่จะนิยมใช้ในการแยกสารทางชีวโมเลกุล สารอนิ ทรีย์ทางธรรมชาติ และการตรวจหายาเสพติดในนา้ ปสั สาวะ เป็นต้น

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 39 ภาพท่ี 3.5 การดิวิโลป (a) การดีวิโลปแบบไหลข้นึ (b) การดวี โิ ลปแบบไหลลง ทม่ี า : (ธวัชชัย ศรีวิบลู ย์, 2551) ภาพท่ี 3.6 การดวิ ิโลปแบบสองทศิ ทาง ทมี่ า : (Norasiah Mohammad, N., 2017)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง40 หลังจากผ่านการดวี ิโลปแล้ว ผ่ึงกระดาษให้แห้ง ถ้าสารมีสีจะสามารถหาตาแหน่งของสารและ คานวณหาค่า Rf ได้ ในกรณสี ารไม่มีสี สามารถตรวจหาตาแหนง่ ของสารได้หลายวิธี ดังน้ี 1. อาศัยการดูดกลนื แสงในช่วงอัลตราไวโอเลต แล้วเกดิ การเรอื งแสงฟลูออเรสเซนซ์ 2. อาศัยปฏกิ ริ ิยาทางเคมี โดยการพ่นสารเคมีเพอื่ ไปทาปฏกิ ิรยิ ากับสารแล้วเกิดสี หรือ เกดิ การ เร่ืองแสง ทาให้สามารถหาตาแหน่งของสารได้ เช่น การพ่นด้วยนินไฮดริน (ninhydrin) ที่ใช้ในการ วเิ คราะหโ์ ปรตีน หรอื กรดอะมิโน 3. ตรวจวัดดว้ ยเคร่ืองมอื ทางรงั สี ซง่ึ ใชก้ ับตวั อยา่ งท่ีเป็นสารรงั สี ภาพที่ 3.7 วิธกี ารอ่านแผน่ TLC ภายใต้แสง UV ดว้ ยหลอดให้กาเนดิ แสง UV 2 ชนิด (a) แบบส่องแสง UV แบบมือมอื และ (b) สอ่ งแสง UV ภายในกล่องกาเนดิ แสง UV ท่มี า : (ธวัชชยั ศรวี บิ ูลย์, 2551) 3.2.2 ทนิ เลเยอรโ์ ครมาโทกราฟี (thin layer chromatography, TLC) หลักการวิเคราะหเ์ หมือนกับโครมาโทกราฟีกระดาษ แต่วิธีน้ีเฟสคงท่ีจะเป็นสารท่ีเคลือบบน แผน่ สไลด์ สารท่ีใชใ้ นการเคลอื บจะมีขนาดอนภุ าค 5-40 ไมโครเมตร หนาประมาณ 0.25 -1 มิลลิเมตร ตัวอย่างของเฟสคงท่ีไดแ้ ก่ ซลิ ิกาเจล (silica gel) อะลมู นิ า (alumina) ดินเบา (diatomaceous earth) ผงเซลลโู ลส (powdered cellulose) สารพอลเิ มอร์ สารแลกเปล่ียนไอออน เป็นต้น ซ่ึงเทคนคิ นเ้ี ฟส คงที่เป็นของแข็งและเฟสเคล่ือนที่เป็นของเหลว (liquid-solid chromatography) อันตรกิริยาเป็น แบบการดูดซับ (adsorption)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 41 สาหรับแผ่นสไลด์ที่ใช้อาจเป็นแก้ว พลาสติก หรือแผ่นอะลูมิเนียม ก่อนที่จะเคลือบเฟสคงที่ จะตอ้ งทาความสะอาดและเชด็ ดว้ ยอะซิโตนเพื่อกาจัดไขมันและทาใหแ้ ห้ง เมื่อทาการเคลอื บแลว้ ผง่ึ ให้ แห้ง นาไปอบท่ีอุณหภูมปิ ระมาณ 110°C เนือ่ งจากปริมาณน้าจะมผี ลตอ่ การดดู ซบั สารและการแยกสาร และควรเก็บในโถดูดความชน้ื ในการเตรียมเฟสคงท่ี เริ่มต้นเตรียมสารเคลือบให้เป็นสารละลายข้น (slurry) อาจมีการเติม ยิปซัม (gypsum) เพื่อช่วยเป็นตัวประสาน บดให้เปน็ เน้ือเดยี วกันและไม่มฟี องอากาศ จากนั้นนาแผ่น สไลด์ที่สะอาดมาเคลือบ การเคลือบสามารถทาได้หลายวิธี ได้แก่ การจุ่ม (dipping) การแผ่ (spreading) การเท (pouring) และการพ่น (spraying) 1. การจ่มุ ทาได้โดยนาแผน่ สไลด์สองแผน่ วางประกบกนั จุ่มลงในสารละลายสารเคลอื บ เมอ่ื ได้ ความหนาตามตอ้ งการแลว้ คอ่ ยๆ ยกขึน้ อย่างช้าๆ จากน้นั แยกสไลดอ์ อกจากกัน หงายดา้ นท่ีเคลือบข้ึน ขา้ งบน วางไว้ให้แห้ง จากนน้ั จงึ นาไปอบไลค่ วามช้นื 2. การแผ่ ในกรณีแผน่ สไลด์เลก็ สามารถใช้วิธีแผแ่ บบงา่ ยๆ โดยการหยดสารละลายเคลอื บลง ไปบนแผ่นสไลด์ จากน้ันนาอีกแผน่ วางด้านบนและลาดใหส้ ารเคลือบกระจายท่ัวแผน่ และถ้าแผน่ สไลด์ มีขนาดใหญ่ และต้องการเตรียมหลายๆ แผ่น สามารถทาได้โดยมีอุปกรณ์เป็นถาดดังภาพที่ 3.8 วาง สไลดเ์ รยี งไปบนถาด เทสารละลายเคลือบลงในล้อกกลิง้ จากนนั้ ลากไปบนแผ่นสไลด์ ยกล้อกลิ้งขนึ้ ทิ้ง ให้แผน่ สไลด์แหง้ แลว้ จึงนาไปอบ และเก็บในโถดดู ความชื้น ภาพท่ี 3.8 การเคลือบทนิ เลเยอร์โครมาโทกราฟี