일반화학실험 - 아보가드로수의 결정
1. 목적 (Purpose)
스테아르산이 물 표면에서 단분자막을 형성할 때, 그 두께와 면적을 통해 탄소원자 하나의 크기를 예측한 후 탄소1몰에 들어있는 원자수를 통해 아보가드로수에 대해 알아본다.
2. 원리 ( Introduction)
먼저 물은 비공유전자쌍을 지닌 산소에 수소두개가 결합하여
굽은형 구조를 지니며 104.45도만큼 그 사이가 벌어져있다.
이 때문에 물은 쌍극자 모멘트(음(-)전하로부터 양(+)전하로 향하는 벡터량)의 합이 0이 아니게 되어 극성분자의 성질을 지닌다. 따라서 다른 이온물질이나 극성분자들을 잘 녹인다.
스테아르산은 무극성을 띄는 긴 탄화수소 사슬과 극성을 띄는 카르복시기(COOH) 부분으로 이루어져있다. 따라서 카르복시산을 물에 적당량 떨어뜨리게 되면 극성을 띄는 카르복시기는 물의 표면에 접하게 되고 소수성을 띄는 탄화수소 사슬은 물표면 바깥쪽을 향하게 된다.
이 때 위의 그림과 같이 카르복시산을 미량 떨어뜨리게 되면 하나의 층을 형성하고 그 층의 두께 하나의 분자의 길이와 동일하게 된다. 그러나 단분자층의 길이를 재기란 매우 어려운 일이다. 따라서 단분자층의 두께를 재기 위해 떨어뜨린 스테아르산의 정확한 부피와 물 표면 위에 생긴 단분자층의 넓이를 이용한다.
그런 뒤에 스테아르산의 탄화수소 사슬의 길이는 탄소18개가 일직선상으로 배열되어있다고 가정하면 위에서 구한 두께를 18로 나누면 탄소하나의 높이(d)가 나온다.
탄소원자를 또한 정육면체라고 가정하게 될 때 이 탄소하나의 부피가 될 것이다.
따라서 1몰(아보가드로수)는 다음과 같이 구할 수 있다.
단, 이때 탄소원자1몰당 부피는 탄소가 촘촘이 샇여서 만들어진 다이아몬드12.011g 일 때의 부피라고 가정한다.
실제로 다이아몬드는 탄소원자들이 고온 고압에서 결정을 이뤄 만들어졌기 때문에 상당히 탄소들끼리 좁은 간격을 두고 촘촘하게 배열되어있다.
3. 기구 (Apparatus )
시계접시1개, 주사기1개, 비커2개, 100ml
.... |
2015.01.27
6페이지
