ความรู้เบื้องต้นทางเคมีวิเคราะห์ 

เคมีวิเคราะห์เป็นวิทยาศาสตร์ประยุกต์สาขาหนึ่งที่ว่าด้วยการตรวจสอบ (identification)และหาปริมาณ (determination) องค์ประกอบทางเคมีของวัตถุ  การวิเคราะห์ทางเคมีแบ่งออกได้ เป็น 2 ประเภท ดังนี้

๑. การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ (qualitative analysis)

การวิเคราะห์ประเภทนี้ต้องการทราบเพียงว่า มีสารเคมีที่สงสัยอยู่ในวัตถุตัวอย่างหรือไม่  เช่น ถ้าต้องการ ทราบว่าในสารละลายมี SO42- อยู่หรือไม่ สามารถทำการวิเคราะห์เชิงคุณภาพได้โดยเติมผง BaCl2  ลงไป ในสารละลายนั้น  ถ้ามีตะกอนสีขาวเกิดขึ้น แสดงว่าในสารละลายนั้นมี SO42- อยู่ เป็นต้น

๒. การวิเคราะห์เชิงปริมาณ (quantitative analysis)

การวิเคราะห์ประเภทนี้ต้องการทราบว่า มีปริมาณสารเคมีที่สงสัยอยู่ในตัวอย่างในปริมาณ หรือความเข้มข้นเท่าไร วิธีที่ใช้ในการวิเคราะห์เชิงปริมาณสามารถจำแนกได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้

2.1 การชั่งน้ำหนัก (qravimetric analysis)  การวิเคราะห์ประเภทนี้ทำโดยนำวัตถุตัวอย่างมาทำลายสารที่ต้องการทราบปริมาณ แล้วชั่งหาน้ำหนัก ของวัตถุตัวอย่างที่ลดลง เช่น การหาความชื้นในดิน การหาอินทรีย์วัตถุโดยวิธีเผา เป็นต้น  หรืออาจ วิเคราะห์โดยนำวัตถุตัวอย่างมาแยกเอาสารที่ต้องการทราบปริมาณให้อยู่ในรูปสารละลายแล้วตกตะกอน สารนั้นและนำไปชั่งหาน้ำหนัก เช่น การนำดินมาสกัด Ca แล้วตกตะกอน Ca ด้วยสารละลาย  ammonium oxalate จากนั้นนำตะกอน Calcium oxalate ที่ได้ไปชั่ง ก็จะทราบปริมาณ Ca ในดิน  เป็นต้น

2.2 การตวงปริมาตรหรือการไทเตรต (volumetric analysis หรือ titrimetric analysis)  การวิเคราะห์ประเภทนี้ทำโดยนำวัตถุตัวอย่างการเปลี่ยนให้อยู่ในรูปสารละลาย หรือสกัดสารที่ต้องการ ทราบปริมาณออกมาอยู่ในรูปสารละลาย  แล้วนำสารละลายที่ได้นี้ไปทำปฏิกริยาเคมีกับสารละลาย มาตรฐาน  ปฏิกริยาที่เหมาะสมต่อการวิเคราะห์แแบตวงปริมาตรควรมีสมบัติดังนี้

1. เป็นปฏิกริยาที่ทราบสมการเคมีของปฏิกริยาที่เกิดขึ้นอย่างแน่นอน
2. เป็นปฏิกริยาที่สามารถเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว
3. เป็นปฏิกริยาที่สามารถบ่งชี้จุดสมมูลย์ได้
4. เป็นปฏิกริยาที่มีความเฉพาะเจาะจงต่อสารที่ต้องการวิเคราะห์สูง
5. ไม่เป็นปฏิกริยาผันกลับได้

2.3 การวิเคราะห์โดยใช้เครื่องมือ instrumental analysis) การวิเคราะห์ประเภทนี้อาศัยสมบัติทางกายภาพของสารมาใช้จำแนกชนิดและระบุปริมาณ  สมบัติทาง กายภาพดังกล่าวได้แก่ การดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  การเปลี่ยน แปลงค่าการนำความร้อน  การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าเคมี  และความเร็วในการเคลื่อนที่บนตัวกลาง เป็นต้น ปัจจุบันเครื่องมือที่ใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมีมีหลายชนิด ได้แก่

• UV-Vis  spectrophotometer
• Atomic absorption spectrophotometer (AAS)
• Flame photometer
• Inductive coupled plasma atomic emission spectrophotometer (ICP-AES)
• Gas chromatography
• High performance liquid chromatography (HPLC)
• Ion chromatography
• X-ray fluorescence spectrometer (XRF)

การวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือมีข้อดีหลายอย่าง เช่น สิ้นเปลืองสารเคมีน้อย วิเคราะห์ได้รวดเร็ว มีความแม่นยำสูง มีความไวในการวิเคราะห์สูง และสามารถพัฒนาให้เป็นระบบอัตโนมัติได้ง่าย  เป็นต้น  ในขณะเดียวกันการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือก็มีข้อจำกัดหลายอย่างด้วยเช่นกัน เช่น เครื่องมือมีราคาแพง และต้องใช้ผู้มีความชำนาญสูงจึงจะได้ผลการวิเคราะห์ที่ถูกต้อง  เป็นต้น

อ้างอิงจาก http://agri.wu.ac.th/msomsak/Soil/Lab/BasicAnal.htm

   

เครื่องไอออนโครมาโทกราฟ ( Ion Chromatograph (IC)        

  

หลักการ

                 Ion Chromatograph(IC) เป็นเทคนิคโครมาโตกราฟอีกเทคนิคหนึ่งที่ใช้วิธีการแยกสารผสมในสภาวะการแตกตัวเป็นไอออน เช่นการวิเคราะห์โลหะในรูปประจุบวก และประจุลบ เช่น Na+  K+  Ca2+ Mg2+ Cl-  SO42-เป็นต้น โดยอาศัยหลักการแลกเปลี่ยนประจุภายในคอลัมน์ ในระบบประกอบด้วยตัวพาซึ่งเป็นเฟสเคลื่อนที่ในที่นี้เรียกว่า Eluent ส่วนมากจะเป็นสารละลายบัฟเฟอร์ ซึ่งเป็นตัวพาสารตัวอย่างเข้าสู่Column (เฟสคงที่)ไอออนที่อยู่ในเฟสเคลื่อนที่และไอออนที่ต้องการแยกในสารตัวอย่างจะมีประจุตรงข้ามกับไอออนที่อยู่ที่ผิวของเฟสคงที่ ไอออนในเฟสเคลื่อนที่และไอออนในสารตัวอย่างจะแข่งขันกันเข้าแลกเปลี่ยนกับประจุที่อยู่ที่ผิวของเฟสคงที่จากนั้นสารจะผ่านเข้าสู่ ตัวตรวจวัด ซึ่งสามารถทำนายชนิดของสารที่มีอยู่ในตัวอย่างได้จากการเปรียบเทียบ ระยะเวลาที่สารวิเคราะห์ในตัวอย่างออกเทียบกับเวลาของสารมาตรฐานที่ต้องการวิเคราะห์

 อ้างอิง http://cste.sut.ac.th/lsu/index.php?option=com_content&view=article&id=86%3A2012-07-18-08-03-25&catid=61%3A2012-05-29-03-31-04

สมาชิกกลุ่ม ที่ 3

นงสาวธนากานต์  แสงมาศ  รหัสนักศึกษา  54182840107 

 สาขาเคมี วทบควบคบ.

นางสาววิภาวี  มีชัย              รหัสนักศึกษา 54191700229  

 สาขาอุตสาหกรรมศิลป์และเทคโนโลยี  หมู่2

นางสาวสุมาลี  วันเพ็ญ         รหัสนักศึกษา  54191700242 

 สาขาอุตสาหกรรมศิลป์และเทคโนโลยี  หมู่2

นางสาวอรไท   จันศร            รหัสนักศึกษา  54191700245 

 สาขาอุตสาหกรรมศิลป์และเทคโนโลยี  หมู่2

นางสาวอรอุมา  ทรงวาจา      รหัสนักศึกษา  54191700246 

 สาขาอุตสาหกรรมศิลป์และเทคโนโลยี  หมู่2

เครื่องวัดขนาดเซลล์โดยใช้แสงเลเซอร์ (Flowcytometer)

หลักการ

          การทำงานของ Flow Cytometer อาศัยการวัดเซลล์ที่กำลังไหลอยู่ ซึ่งจะวัดปริมาณของสารเรืองแสงที่เปล่งบนผิวเซลล์หรือภายในเซลล์ขณะที่ไหลผ่านทางพวย (nozzle) ของเครื่องเป็นเซลล์เดี่ยวๆ ในอัตราเร็ว 500-1,000 เซลล์/วินาที เมื่อเซลล์ไหลผ่านลำแสงเลเซอร์ แสงที่กระทบเซลล์จะเกิดการหักเหเป็น 2 ทิศทาง ในตัวเครื่องจะมีตัวมารับการหักเหของแสงเรียกว่า “Detector” ซึ่งจะวัดค่าการหักเหของแสงเป็นมุมแคบทางด้านหน้าทำให้สามารถหาขนาดของเซลล์ได้ และวัดค่าการหักเหของแสงที่ออกจากเซลล์จะทำให้สามารถวัดส่วนประกอบภายในเซลล์ได้ จากนั้นเครื่องก็จะเปลี่ยนสัญญาณแสงให้กลายเป็นสัญญาณไฟฟ้า และส่งข้อมูลไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์เพื่อประมวลผลออกมาเป็นค่าทางดิจิตอลเป็นขนาด และรูปร่างของเซลล์หรือโมเลกุลนั้นๆ

 ความสามารถในการวิเคราะห์

 1. ตรวจหาจำนวนแอนติเจนบนผิวเซลล์เม็ดเลือดขาว และนับแยกชนิดย่อยของเซลล์

 2. การแยกเซลล์ตัวอ่อนออกจากเซลล์แม่

 3. การตรวจหาความผิดปกติในโครโมโซม

 4. การตรวจหาเซลล์มะเร็งเพื่อติดตามผลการรักษา

 5. การตรวจหา Autoantibody บนผิวเซลล์ในโรค Autoimmune ต่าง ๆ

 6. การทดสอบประสิทธิภาพของยาที่มีต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

 7. การศึกษาทางเภสัชจลศาสตร์ของยาต่าง ๆ

อ้างอิงจาก  http://cste.sut.ac.th/articles/?p=324

เครื่องย่อยและสกัดตัวอย่างด้วยคลื่นไมโครเวฟ

หลักการ

          เป็นเครื่องเตรียมตัวอย่างโดยใช้พลังงานคลื่นไมโครเวฟในการย่อยสลายสารตัวอย่างให้เป็นของเหลวใสไม่มีตะกอนภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงและยังสามารถเตรียมโดยวิธีการสกัดสารตัวอย่างได้ด้วยจากนั้นนำตัวอย่างที่ได้ไปวิเคราะห์ทดสอบด้วยเครื่องมือวิทยาศาสตร์ชั้วสูงเช่น AAS, ICP-MS, Amino acid analyser GC, HPLC เป็นต้น

เครื่องย่อยและสกัดตัวอย่างด้วยคลื่นไมโครเวฟสามารถย่อยและสกัดตัวอย่างได้อย่างหลากหลายชนิดเช่น พืช อาหาร น้ำ ดิน หิน แร่ เป็นต้น ตัวอย่างที่ส่งควรมีอย่างน้อย 1 กรัม

ขอขอบคุณ ฝ่ายวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ ศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เครื่องย่อยและสกัดตัวอย่างด้วยคลื่นไมโครเวฟสามารถย่อยและสกัดตัวอย่างได้อย่างหลากหลายชนิดเช่น พืช อาหาร น้ำ ดิน หิน แร่ เป็นต้น ตัวอย่างที่ส่งควรมีอย่างน้อย 1 กรัม

อ้างอิง 

Knowledge Management of CST

เครื่องฟูเรียร์ทรานฟอร์มรามานสเปกโตรมิเตอร์

หลักการ

          FT-IR เป็นเทคนิควิเคราะห์หาหมู่ฟังก์ชัน และโครงสร้างทางเคมีของสาร โดยสามารถวิเคราะห์ได้ทั้งเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณโดยอาศัยหลักการดูดกลืนคลื่นแสงในช่วงอินฟราเรดที่ทำให้เกิดการสั่นของพันธะเคมีภายในโมเลกุล ซึ่งค่าความถี่ต่างๆ ของการสั่นในสเปกตรัมนั้นสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุลของสารที่แน่นอนได้

FT-Raman เป็นเทคนิควิเคราะห์หาหมู่ฟังก์ชัน และโครงสร้างทางเคมีของสาร โดยสามารถวิเคราะห์ได้ทั้งเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณโดยอาศัยหลักการชนแบบไม่ยืดหยุ่นระหว่างโฟตอนกับโมเลกุลของสาร จากนั้นพลังงานบางส่วนจะถูกถ่ายเทไปยังโมเลกุลทำให้เกิดการสั่นของโมเลกุลแล้วเกิดกระเจิงออกไป

เครื่อง FT-Raman ใช้วิเคราะห์หาหมู่ฟังก์ชันเช่น หมู่ OH, CO, CC เป็นต้น ตัวอย่างที่วิเคราะห์ด้วยเครื่องFT-Raman เช่น polymer, powder, liquid

อ้างอิง  

Knowledge Management of CST

เครื่องแยกสารตัวอย่างและวิเคราะห์มวลสาร

หลักการ

          LC/MS/MS เป็นเครื่องมือวิเคราะห์หาองค์ประกอบในของผสมโดยใช้หลักการแยกสารด้วยเทคนิคโครมาโตกราฟโดยใช้ของเหลวเป็นตัวพาสารตัวอย่างเข้าสู่คอลัมน์จากนั้นสารที่ออกจากคอลัมน์จะเข้าสู่ตัวตรวจวัดคือแมสสเปกโตรมิเตอร์โดยใช้หลักการทำให้สารแตกตัวเป็นไอออนในสภาวะที่เป็นสุญญากาศ แล้ววัดค่ามวลต่อประจุ(m/z)แล้วเปรียบเทียบผลที่ได้กับข้อมูลของสารมาตรฐาน

LC/MS/MS สามารถใช้ในการตรวจสอบหาสารเสพติด สารตกค้างยาฆ่าแมลง สารปนเปื้อนในอาหาร วัดสารมลพิษก่อนออกสู่สิ่งแวดล้อมในตัวอย่างต่างๆเช่น อาหาร ยา เครื่องดื่ม ตัวอย่างทางการแพทย์ สิ่งแวดล้อม เกษตร เป็นต้น

อ้างอิง 

Knowledge Management of CST

เครื่องวิเคราะห์หาปริมาณองค์ประกอบทางโภชนาการใน ตัวอย่างอาหาร

หลักการ

     เครื่องวิเคราะห์หาปริมาณองค์ประกอบทางโภชนาการในตัวอย่างอาหารใช้หลักการ fourier transform infrared spectroscopy โดยตรวจสอบหาหมู่ฟังก์ชัน( Functional group) และโครงสร้างทางเคมีของสาร โดยสามารถวิเคราะห์ได้ทั้งเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณโดยอาศัยหลักการดูดกลืนคลื่นแสงในช่วงอินฟราเรดที่ทำให้เกิดการสั่นของพันธะเคมีภายในโมเลกุล ซึ่งค่าความถี่ต่างๆ ของการสั่นในสเปกตรัมนั้นสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุลของสารที่แน่นอนได้ ใช้ตรวจสอบหาFunctional group ในโมเลกุลของสาร เช่น -OH, C=O, N-H, CH3 ในตัวอย่างอาหารซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถนำไปคำนวณหาปริมาณองค์ประกอบทางโภชนาการได้โดยเทียบกับ IR spectrum ของฐานข้อมูลที่มีอยู่ นอกจากนี้ตัวเครื่องยังสามารถประยุกต์ใช้กับตัวอย่างอื่นๆได้ด้วยเช่น polymer, thin film, solid, liquid, plant เป็นต้น

อ้างอิง   

Knowledge Management of CST

เครื่องวิเคราะห์ปริมาณธาตุโดยการดูดกลืนแสงของอะตอม

หลักการ

            AASเป็นเครื่องมือที่ใช้วิเคราะห์ธาตุในตัวอย่างต่างๆ สารตัวอย่างอาจจะเป็นของแข็งของเหลวและแก๊ส เช่น ดิน ปุ๋ย เลือด ปัสสาวะ น้ำดื่ม น้ำเสีย ไอของโลหะ ฯลฯ ซึ่งสามารถวิเคราะห์ได้ทั้งเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณโดยเครื่อง AASอาศัยหลักการวัดการแตกตัวของอะตอมอิสระซึ่งอะตอมเหล่านี้จะดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นที่เหมาะสมของแต่ละธาตุเทคนิคที่ทำให้สารตัวอย่างเกิดการแตกตัวเป็นอะตอมอิสระสามารถนำมาใช้ได้หลายเทคนิคดังนี้

1.Flame atomic absorption technique(FAAS)

เทคนิคนี้ใช้ขบวนการทำให้สารตัวอย่างสลายตัวเป็นอะตอมอิสระด้วยเปลวไฟ

2.Flameless technique

เทคนิคนี้ใช้ขบวนการทำให้สารตัวอย่างสลายตัวเป็นอะตอมอิสระด้วยความร้อนจากกระแสไฟฟ้า (Electro-thermal atomizer หรือ Graphite-furnace-atomizer-GFA)

3.Vapor generation technique(VGA)

เทคนิคนี้ใช้กับธาตุบางชนิดที่ไม่สามารถเปลี่ยนสถานะเป็นอะตอมอิสระด้วยวิธี 1,2ได้เช่น Hg,As,Se ฯลฯ

AAS เป็นเครื่องมือที่ใช้วิเคราะห์ธาตุในตัวอย่างต่างๆ สารตัวอย่างอาจจะเป็นของแข็งของเหลว เช่น ดิน ปุ๋ย เลือด ปัสสาวะ น้ำดื่ม น้ำเสีย ฯลฯ

อ้างอิง   

Knowledge Management of CST

เครื่องวิเคราะห์ธาตุด้วยการเรืองแสงรังสีเอ็กซ์แบบ EDS

 หลักการ

              EDXRFเป็นเทคนิควิเคราะห์ธาตุ สามารถวิเคราะห์ได้ตั้งแต่ธาตุโซเดียมจนถึงธาตุยูเรเนียมทั้งในเชิงภาพและเชิงปริมาณหลักการของเทคนิคนี้ คือ ให้รังสีเอ็กซ์จากแหล่งกำเนิดเข้าไปชนสารตัวอย่าง รังสีเอ็กซ์จะทำให้อิเล็กตรอนในวงในสุดของอะตอมของธาตุหลุดออกไป อิเล็กตรอนในวงถัดมาจะเข้ามาแทนที่ และคายพลังงานส่วนเกินออกมาในลักษณะของเอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนส์ ซึ่งจะมีค่าพลังงานเป็นค่าเฉพาะของตัวของธาตุนั้นเป็นพื้นฐานการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ และความเข้มข้นของเอ็กเรย์ฟลูออเรสเซนส์ที่เกิดขึ้นจะเป็นพื้นฐานการวิเคราะห์เชิงปริมาณ

EDXRF ใช้วิเคราะห์ธาตุสามารถวิเคราะห์ได้ตั้งแต่ธาตุโซเดียม(Na)จนถึงธาตุยูเรเนียม(U) ชนิดตัวอย่างสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างที่เป็นของแข็ง ของเหลว ผง แผ่นโลหะ แผ่นฟิล์ม ประยกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆได้อย่างกว้างขวางเช่น เซรามิก โพลิเมอร์ สิ่งแวดล้อม ปิโตรเคมี เป็นต้น

EDXRF ใช้วิเคราะห์ธาตุสามารถวิเคราะห์ได้ตั้งแต่ธาตุโซเดียม(Na)จนถึงธาตุยูเรเนียม(U) ชนิดตัวอย่างสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างที่เป็นของแข็ง ของเหลว ผง แผ่นโลหะ แผ่นฟิล์ม ประยกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆได้อย่างกว้างขวางเช่น เซรามิก โพลิเมอร์ สิ่งแวดล้อม ปิโตรเคมี เป็นต้น

EDXRF ใช้วิเคราะห์ธาตุสามารถวิเคราะห์ได้ตั้งแต่ธาตุโซเดียม(Na)จนถึงธาตุยูเรเนียม(U) ชนิดตัวอย่างสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างที่เป็นของแข็ง ของเหลว ผง แผ่นโลหะ แผ่นฟิล์ม ประยกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆได้อย่างกว้างขวางเช่น เซรามิก โพลิเมอร์ สิ่งแวดล้อม ปิโตรเคมี เป็นต้น