1. 목적
2. 시약&기구(시약조사 생략)
3. 원리 (1) 아보가드로 수: 1몰의 물질에 들어있는 입자의 수(질량수가 12인 탄소 12g에 들어 있는 탄소 원자의 수) (2) 스테아르산 스테아르산(stearic acid, C18H36O2)이나 올레산(oleic acid, C18H34O2) : 탄화수소의 친유성 알킬 사슬로 되어 있는 무극성 꼬리와 친수성 카복실기로 되어 있는 극성 끝을 가지고 있다. 스테아르산의 카복실기는 극성을 가지고 있으므로 물쪽으로 향하게 된다. (3) 용해도
(4) 스테아르산을 이용한 아보가드로수의 측정 계산 방법 (5) 실험 가정
4. 유의사항
5. 실험방법
6. 실험 결과 A. 일회용 피펫의 보정 1.00mL에 해당하는 스테아르산 용액의 방울 수(측정값) : 100방울 용액 한 방울의 부피 : 1/100 = 0.01mL B. 단막층을 형성하는 데 필요한 스테아르산 용액의 부피 측정 1. 스테아르산 단막층의 직경 : 2.5cm -> r=1.25 cm 2. 단막층의 넓이 = 3.14 ×(1.25)^2 = 4.91 cm^2 3. 실험에 사용한 스테아르산 용액의 농도 = 0.15 g/L 4. 단막층을 형성하는 데 필요한 스테아르산의 질량 = 0.15/(1000×100) = 0.15×10^-15 g 5. 스테아르산의 밀도 = 0.847 g/cm^3 6. 단막층을 형성한 스테아르산의 부피 = (0.15×10^-15 g) / 0.847 g/cm^3 = 1.77×10^-6 mL 7. 단막층의 두께 = V/A = (1.77×10^-6 mL) / 4.91 cm^2 = 3.60×10^-7 cm 8. 탄소 원자의 크기(단막층 두께의 1/18) = 2.00×10^-8 cm 9. 탄소 원자의 부피 = (2.00×10^-8)^3 = 8.00×10^-24 cm^3 10. 탄소의 몰질량 = 12 g/mol 11. 다이아몬드의 밀도 = 3.51 g/cm^3 12. 탄소 1몰의 부피 = 12/3.51 = 3.42 cm^3/mol 13. 아보가드로 수 = 3.42 / (8.00×10^-24) = 4.26×10^23 7. 고찰 (1) 이 실험에서 사용한 스테아르산보다 탄화수소 사슬의 길이가 짧은 분자를 이용하면 실험 결과에 어떤 영향을 미치겠는가? 탄화수소길이가 짧은 분자를 사용하면 소수성 부분의 길이가 스테아르산보다 짧게된다. 이로인해 분자는 촘촘하게 서 있지 못해 직경이 더 크게 측정되고 두께는 얇게 측정된다. 따라서 탄소 1개의 부피가 줄어들게 되므로 아보가드로수는 크게 계산될 것이다. (2) 스테아르산 대신 올레산과 같이 이중결합을 가진 분자를 사용하면 어떻게 되겠는가? (1)과 동일할 것으로 예상 (3) 피펫으로 방울을 떨어뜨릴 때에 피펫의 각도를 수직으로 하는 이유를 설명해보자. 피펫을 잡는 각도에 따라 방울 수와 크기에 영향을 주기 때문이다. (4) 물 표면에 스테아르산 용액을 가하기 전에 피펫을 스테아르산 용액으로 여러 번 씻어내야 하는 이유를 설명해보자. 불순물 제거 (5) 스테아르산을 녹이는 용매로 헥세인을 택한 이유는 무엇인가? 물보다 밀도가 작으며 무극성이어서 스테아르산의 긴 탄화수소 사슬을 녹일 수 있다. (6) 스테아르산 분자가 정육면체가 아닌 정방형이라고 가정했을 때 아보가드로수를 계산하고 결과 값을 비교하여라. 정방형 : 밑면은 정사각형이고 높이는 밑면의 두 배 이므로 V1이 2배가 되어 NA는 1/2배가 될 것이다. (7) 접시 모양이 원형이 아닐 때에는 물의 표면적을 어떻게 계산할 수 있을까? 단막층의 대각선을 여러 방향에서 재어 평균을 내 직경을 계산한다. (8) 실험으로 구한 아보가드로수가 전문가들이 구한 값과 차이가 난다면 그 이유는 무엇인가?
|