소개글
"아보가드로수의 결정 예비"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론
2. 아보가드로 수 이론
2.1. 아보가드로 수의 정의
2.2. 몰의 개념
2.3. 극성 분자와 비극성 분자
2.4. 극성여부와 용해도의 관계
3. 스테아르산의 단층막 형성
3.1. 스테아르산 분자의 구조
3.2. 단분자층과 단층막 개념
4. 실험 기구 및 시약
4.1. 실험 기구
4.2. 실험 시약
5. 실험 과정
5.1. 헥산을 이용한 부피 측정
5.2. 물 표면 위 송화가루 도포
5.3. 스테아르산 용액 적가
5.4. 단분자층 직경 측정
6. 실험 결과 및 계산
6.1. 단분자층 직경 측정
6.2. 스테아르산 분자 길이와 탄소 원자 크기 계산
6.3. 아보가드로 수 계산
7. 결론
7.1. 실험 결과 요약
7.2. 실험의 의의 및 한계
8. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적
물 위에 생기는 기름막을 이용하여 몰의 단위인 아보가드로 수를 결정하는 것이 실험의 목적이다.
실험의 주요 내용은 다음과 같다. 우선, 질량수가 12인 탄소 12g에 들어있는 탄소 원자 수를 아보가드로 수(Avogadro's number, NA = 6.022 × 10^23)라고 하며, 아보가드로 수만큼에 해당하는 원자나 분자를 1몰(mole)이라고 한다. 아보가드로 수는 탄소 원자 1몰이 차지하는 부피(Vm)와 탄소 원자 하나가 차지하는 부피(V1)를 알면 NA = Vm/V1 의 식으로 구할 수 있다.
지구상의 탄소는 몇 가지 동위원소가 섞여있어 탄소 1몰의 평균 질량은 12.01g이며, 탄소 원자가 촘촘히 쌓인 다이아몬드의 밀도 3.51g/cm³를 이용하면 Vm을 구할 수 있다. 하지만 탄소 원자 하나의 부피 V1을 정확히 알기는 어렵다.
극성 분자와 비극성 분자의 성질 차이를 이용하면 V1을 간접적으로 추정할 수 있다. 물(H2O)은 극성 분자이지만, 벤젠이나 헥산과 같은 탄화수소는 비극성 분자이다. 스테아르산(CH3(CH2)16COOH)은 비극성 탄화수소 사슬과 극성 카복실기가 결합된 분자로, 물에 떨어뜨리면 극성 부분은 물에 닿고 비극성 부분은 물에서 멀어지는 단분자층 막을 형성한다.
이러한 스테아르산의 단분자층 형성 특성을 이용하면, 단분자층의 면적과 스테아르산의 양으로부터 스테아르산 분자의 길이를 계산할 수 있다. 또한 스테아르산 분자의 길이와 탄소 원자 크기를 이용하여 V1을 추정하고, 이를 통해 NA를 계산할 수 있다. 결과적으로 물 위에 생기는 스테아르산의 단분자층 형성 실험을 통해 아보가드로 수를 결정하고자 하는 것이 이 실험의 목적이다. []
1.2. 실험 이론
질량수가 12인 탄소 12g에 들어있는 탄소 원자의 수를 아보가드로 수(Avogadro's number, NA=6.022x10^23)라고 하며, 아보가드로 수 만큼에 해당하는 원자나 분자를 1몰(mole)이라고 한다. 이는 마치 달걀 30개를 1판이라고 부르는 것과 같은 개념이다. 다만 원자나 분자는 그 크기와 질량이 매우 작기 때문에 아보가드로 수가 대단히 크다. 아보가드로 수는 탄소 원자 1몰이 차지하는 부피(Vm)와 탄소 원자 하나가 차지하는 부피(V1)를 알면 아래 식을 이용해서 얻을 수 있다. NA = Vm / V1
지구상에 존재하는 탄소는 몇 가지 동위원소들이 섞여있기 때문에 탄소 1몰의 평균 질량은 12.011g이고, 탄소 원자가 촘촘히 쌓여서 만들어진 다이아몬드의 밀도(3.51g/cm^3)를 이용하면 탄소 원자 1몰이 차지하는 부피(Vm)를 쉽게 계산할 수 있다. 탄소 원자 하나의 부피를 정확하게 알아내는 것은 그렇게 쉽지 않지만, 기름처럼 물에 섞이지 않는 탄소화합물을 이용하면 간단하게 짐작할 수 있다.
물(H2O)은 전자를 잘 잡아당기는 산소 한 개에 두 개의 수소가 104.5°의 각도를 이루며 결합되어 있어서 전기쌍극자의 성질을 갖고 있는 극성 분자이다. 액체 상태에서 소금(NaCl)이 물에 잘 녹는 것도 바로 물의 이런 극성 때문이다. 그러나 전기쌍극자의 성질을 갖지 않는 벤젠이나 헥산과 같은 비극성 분자들은 물과 잘 섞이지 않는다.
스테아르산(stearic acid, CH3(CH2)16COOH)은 비극성을 나타내는 긴 탄화수소 사슬(CH3(CH2)16-)의 끝에 극성을 나타내는 카복실기(-COOH)가 붙어있는 막대기처럼 생긴 분자이다. 이런 분자를 물 위에 떨어뜨리면 극성을 가진 카복실기는 물과 잘 달라붙지만 비극성의 탄화수소 사슬은 물과 잘 접촉하지 않으려는 경향이 있다. 그래서 물 위에 스테아르산을 충분히 떨어뜨리면 카복실기가 물 쪽으로 향하고 비극성의 탄화수소 사슬이 물층 위로 서있는 단분자층의 막이 형성되며, 이런 막을 단층막(monolayer)이라고 부른다. 일정한 면적을 가진 물 표면 전체에 스테아르산의 단분자층이 만들어지기 위해 필요한 스테아르산의 부피를 물 표면의 넓이로 나누어주면 스테아르산 분자의 길이를 얻게 된다. 곧은 사슬 모양의 스테아르산 분자는 탄소 원자 18개가 쌓여 있는 것으로 볼 수 있기 때문에 스테아르산의 길이로부터 탄소 원자 하나의 지름을 얻을 수 있고, 그 값을 이용하면 탄소 원자 하나가 차지하는 부피(V1)도 얻을 수 있다.
2. 아보가드로 수 이론
2.1. 아보가드로 수의 정의
질량수가 12인 탄소 12g에 들어있는 탄소 원자의 수를 아보가드로 수라고 하며, 아보가드로 수만큼에 해당하는 원자나 분자를 1몰(mole)이라고 한다. 아보가드로 수는 탄소 원자 1몰이 차지하는 부피(Vm)와 탄소 원자 하나가 차지하는 부피(V1)를 알면 수식 NA=Vm/V1을 이용해 구할 수 있다. 지구상의 탄소는 여러 동위원소가 섞여있어 탄소 1몰의 평균 질량이 12.01g이며, 다이아몬드의 밀도 3.51g/cm3를 이용하면 탄소 원자 1몰이 차지하는 부피(Vm)를 쉽게 계산할 수 있다. 탄소 원자 하나의 부피는 물에 섞이지 않는 화합물을 이용하면 짐작할 수 있다.
2.2. 몰의 개념
몰(mole)은 원자와 분자의 양, 즉 물질의 양의 SI 단위로 국제단위계의 기본단위이며, 기호로 mol을 사용한다. 1몰은 6.022214076 × 10^23 개의 구성요소를 포함한다. 이 숫자는 아보가드로 상수를 mol 단위로 나타낼 때 정해지는 수치로서 아보가드로 수라고 부른다. 즉, 몰은 아보가드로 수 만큼에 해당하는 물질의 양이라 할 수 있다. 몰 질량은 물질 1몰의 질량을 말하며, SI 단위로는 kg/mol이고 일반적으로 g/mol을 단위로 사용한다. 분자의 몰 질량은 분자를 구성하는 원자들의 몰 질...
참고 자료
[네이버 지식백과] 스테아르산 [stearic acid] (화학물질 구조사전, Mol-Instincts 화학물질 데이터베이스)
[네이버 지식백과] 헥산 [HEXANE] (화학물질 구조사전, Mol-Instincts 화학물질 데이터베이스)
[네이버 지식백과] 카복실기 [carboxyl group] (생화학백과)
실험목적
https://science-chemistry-log.tistory.com/10
아보가드로 수, 몰, 극성, 비극성, 단층막
https://www.studocu.com/ko/document/sejong-university/%EC%9D%BC%EB%B0%98%ED%99%94%ED%95%99%EC%8B%A4%ED%97%98/%EC%9D%BC%EB%B0%98%ED%99%94%ED%95%991-%EC%95%84%EB%B3%B4%EA%B0%80%EB%93%9C%EB%A1%9C-%EC%88%98%EC%9D%98-%EC%B8%A1%EC%A0%95-%EC%8B%A4%ED%97%98%EC%97%90-%EB%8C%80%ED%95%9C-%EC%98%88%EB%B9%84%EB%A0%88%ED%8F%AC%ED%8A%B8/24209284
아보가드로 수 구하는 법
https://chemipia.jbnu.ac.kr/bbs/chemipia/912/34375/download.do
극성 비극성 이미지
https://m.blog.naver.com/asparagus_chem/222130464564
극성여부와 용해도 관계, 동위원소, 스테아르 산의 단분자층 형성, 단면적의 이해, 기구 및 시약, 실험 과정
https://cccforone.tistory.com/18
친수성, 소수성
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3395701&cid=60289&categoryId=60289
매개변수
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1091838&cid=40942&categoryId=32219
실험과정
https://www.studocu.com/ko/document/sejong-university/%EA%B2%BD%EC%A0%9C%EC%9B%90%EB%A1%A02/%ED%99%94%ED%95%99-2%EC%A3%BC%EC%B0%A8-%EC%98%88%EB%B9%84%EB%A0%88%ED%8F%AC%ED%8A%B8-%EC%95%84%EB%B3%B4%EA%B0%80%EB%93%9C%EB%A1%9C%EC%9D%98-%EC%88%98%EC%9D%98-%EA%B2%B0%EC%A0%95/24206938
실험시 주의사항
https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=toaanf0846&logNo=222001748959&from=search&redirect=Log&widgetTypeCall=true&directAccess=false&gclid=EAIaIQobChMIrYXl98eM-gIVJMFMAh3Iiw2qEAMYASAAEgKcAfD_BwE
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https://sciencedata.tistory.com/19
실험과정 이미지
https://www.youtube.com/watch?v=bcIoWZvSjhg
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헥세인 이미지
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스테아르산 이미지
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실험 과정
https://www.youtube.com/watch?v=zKppq0-AQr4
https://www.youtube.com/watch?v=rX0pEvRvTcE
https://www.youtube.com/watch?v=NfQ9wNTX2m8
https://www.youtube.com/watch?v=eRu2VpVEhV8
SI 단위
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2753824&cid=50307&categoryId=50307
쌍극자 모멘트
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5707646&cid=62802&categoryId=62802
벡터
https://terms.naver.com/search.naver?query=%EB%B2%A1%ED%84%B0%ED%95%A9&searchType=&dicType=&subject
용해도
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5663120&cid=62802&categoryId=62802
엔탈피
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3569076&cid=58949&categoryId=58983
용매와 용질
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=945244&cid=47337&categoryId=47337
무질서도
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=945215&cid=47338&categoryId=47338
계면활성제
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1060824&cid=40942&categoryId=32403
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1060812&cid=40942&categoryId=32252
시성식
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1118108&cid=40942&categoryId=32271
[네이버 지식백과] 탄화수소 [hydrocarbon, 炭化水素] (두산백과)
http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=44&contents_id=7455
[네이버 지식백과] 스테아르산 [──酸, stearic acid] (화학용어사전, 2011.1.15, 일진사)
물 : ZUMDAL 일반화학/줌달/사이플러스/8판/2011년 발행
전기음성도 : 일반화학4/자유아카데미/WILLIAM L.MASTERTON/p.212-213/6.7원자의 특성
탄화수소 : ZUMDAL 일반화학/줌달/사이플러스/8판/2011년 발행
원자량 : 일반화학4/자유아카데미/WILLIAM L.MASTERTON/p.74-75/3.2 물
계면활성제 : 생활 속에 숨겨진 화학의 이해/제 4판/화학교재연구회 옮김/사이플러스/p.184-185
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