２ メスピペットでオレイン酸溶液1cm3が何滴に相当するか２、３回数えて、平均をとります。
３ 水槽に水を入れて、コルクの粉末を水面全体に薄く振りまきます。
４ 水面にオレイン酸溶液を１滴落とします。
５ コルクの粉末が排除された面積を測定します。
６ これを２、３回繰り返します。
実際にオレイン酸を落として現れた面積を写真でご覧下さい。(画像クリックで拡大)
| では、いよいよ実験の説明。 ここではオレイン酸という物質を使って、アボガドロ数6.02×1023を実験で求めます。 水面上にオレイン酸で薄い膜を作り、その面積を測りとても小さい分子の大きさと、アボガドロ数を求めます。 準備するもの：オレイン酸、エチルアルコール、目盛り付きスポイト、水槽、 コルクの粉末(サンドペーパーなどで細かくしたもの)、ものさし、計算機等...。 少なくともこれだけあれば実験は行えます。 |
| 上で述べたとおり、この実験はアボガドロ数を求める 実験なんですが、アボガドロ数が6.02×1023である根拠を示すことで、 よりモルについて理解しやすくする為です。 |
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１ 濃度0.1%のオレイン酸のエタノール溶液を生成します。 ２ メスピペットでオレイン酸溶液1cm3が何滴に相当するか２、３回数えて、平均をとります。 ３ 水槽に水を入れて、コルクの粉末を水面全体に薄く振りまきます。 ４ 水面にオレイン酸溶液を１滴落とします。 ５ コルクの粉末が排除された面積を測定します。 ６ これを２、３回繰り返します。 実際にオレイン酸を落として現れた面積を写真でご覧下さい。(画像クリックで拡大) | |||
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実際にアボガドロ定数NA=1molのオレイン酸の体積÷1個のオレイン酸分子の体積から
模型を使いながらアボガドロ定数NAを求めてみます。 //のあとの赤字は私たちが実際に行った際の実験結果なので、わからない時は参考にして下さい。 オレイン酸の密度を0.89g/cm3とします。〜  １ まずオレイン酸の構造式がC17H33COOHですから分子量は282となります。 〜 
すると１molのオレイン酸の体積Voは ÷より
Vo＝317.4cm3となります。 ２ 次に手順２で求めた平均のオレイン酸溶液１mlの滴数をK、 オレイン酸によってコルクが排除された面積をScm3とします。 //K=55滴 、面積＝30cm3 すると溶液1滴中のオレイン酸の体積はv＝0.001/K(cm3)となります。 //v=0.001÷55＝１.818×10-5 (cm3) 体積＝面積×厚さ だから 厚さ＝体積÷面積 となりますので、 膜の厚さはD＝v/Sとなります。 //D=１.818×10-5÷30＝6.07×10-7 ３ 炭素や水素元素間の距離をrとします。〜 
D＝20rだから、r＝D÷20となる。 ちなみに、このDとrは、構造式で言うとこの部分。 //r=6.07×10-7÷20＝3.04×10-8 ４ オレイン酸の模型を円柱と考えてみると... 一滴中のオレイン酸の体積Vは V＝20πr3となる。 //V=20×3.14×(3.04×10-8)-3＝1.76×10-21 ５ アボガドロ定数NA=1molのオレイン酸の体積÷1個のオレイン酸分子の体積 ですから、NA＝Vo÷V からNAが求まる。 //NA＝3.17×102÷1.76×10-21＝1.80×1023 実際のアボガドロ数(6.021415×1023)とはちょっとズレましたが、 桁数は正しい結果が出ました。アボガドロ数のイメージが少しは浮かんだでしょうか。 興味がある方はぜひこの実験を行ってみて下さい。 |
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以下は実験の解説ですが、内容が難しいので、さらに探求したい人のみ読んで下さい。 オレイン酸は高級脂肪酸という酸で、C17H33COOHという構造式でできている。 高級脂肪酸は炭素元素が多いので水に溶けにくいのですが、エタノールには溶けます。 水槽の水にオレイン酸のエタノール溶液を落とすと、 COOHの部分はカルボキシル基といって、 水になじみやすい性質をもっているため、 (構造式で表すとこうなります。) 水槽の水COOHの部分は水面内に、その他の部分は水面上に浮いた状態となります。 このとき水と油にはたらく分子間力により表面張力がはたらき、 水面上に薄く広がり、分子が1列ずつにならんだ、 単分子膜という状態になります。 こうした理由により、アボガドロ数を求めることが可能になるのです。 |
