아보가드로 상수 구하기 실험(결과보고서)

소개글

아보가드로 상수 구하기 실험(결과보고서)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

아보가드로 상수 구하기
1. Abstract (요약)
2. Introduction (이론 및 배경)
3. Experimental (준비물 및 실험방법)
1) 준비물
2) 실험방법
4. Results (실험 결과 및 문제)
1) 피펫의 보정
2) 물 표면을 덮는데 필요한 스테아린산 용액의 부피
3) 스테아린산 단막층의 두께 계산
4) 탄소 원자의 크기와 부피 계산
5) 탄소 원자 1몰의 부피 계산
6) 아보가드로 수의 계산
5. Question (문제)
1) 탄소 원자 1몰의 실제 부피와 다이아몬드 1몰의 부피는 같은가?
2) 아보가드로수의 이론값은 6.02*1023이다. 여러분이 실제로 구한 값과 이론값을 비교하여 오차율을 계산하여라.
3) 오차가 있었다면 그 이유는 무엇이라 생각되는가?
4) 이 실험에서 사용한 스테아르산보다 탄화수소 사슬의 길이가 짧은 분자를 이용하면 실험결과에 어떤 영향을 미치겠는가?
5) 스테아르산 대신 올레산과 같이 이중결합을 가진 분자를 사용하면 어떻게 되겠는가?
6) 스테아르산 단분자층의 높이로부터 스테아르산 알킬 사슬의 탄소-탄소 원자 사이의 평균 거리를 구한다. C-C-C 결합 각도를 109.5 라고 할 때 탄소와 탄소 사이의 결합 길이를 계산하여라.
6. Discussion (토의 및 고찰)
실험결과 처리)
주의 및 참고사항)
7. Reference (참고문헌)

본문내용

* 방울당 mL 분율 = 단막층을 형성하는데 필요한 용액의 부피
①의 부피를 차지하는 스테아르산의 무게 계산
1L:0.15g = 단막층을 형성하는 용액의 부피 : 스테아린산의 부피
③ 물 표면의 단막층에 있는 순수한 스테아르산의 부피 계산
앞에서 구한 스테아르산의 무게는 밀도 (0.07g/cm3)를 사용하여 부피를 계산한다.
부피(cm3) = 질량(g)/밀도(g/cm3)
④ 단막층의 넓이 계산 ( A = πr2 : r은 물 표면의 반경)
4. 탄소원자의 크기와 부피 계산
① 탄소원자의 크기 (cm)
단막층의 두께 t가 스테아르산 분자의 길이와 같다고 가정하고 탄소 원자의 크기 S=t/18 을 계산한다.
② 탄소원자의 부피(cm3)
V = S3
5. 탄소원자 1몰의 부피(cm3/mol)
다이아몬드의 밀도(3.51g/cm3)를 사용하여 탄소의 몰 부피와 탄소 1몰의 원자 질량을 계산한다.
6. 아보가드로 수의 계산
계산된 부피의 비로 아보가드로수를 계산한다.
이번 실험에서는 물 위에 생기는 기름 막을 이용해서 몰(mole)을 정의하는데 필요한 아보가드로수(6.02*1023)를 구해보는 실험을 하였는데, 생각보다 많은 오차인 3.1833* 1023 입자수/mol 이 발생하였다.
오차의 원인에는 우선 탄소원자 밀도의 기준으로 잡았던 다이아몬드가 모든 방향에서 같은 탄소수를 포함하는 구조가 아니라 특정 방향에서 더욱 더 조밀한 구조를 하고 있다는 점이다. 만약 다이아몬드보다 더 조밀한 탄소원자들의 구조를 가진 분자의 밀도를 이용한다면 더욱 더 정확한 실험을 할 수 있을 것이다.
두 번째, 스테아르산의 탄소체인이 일직선이 아니므로 지그재그 형태를 탄소의 개수로 나누면 실제의 탄소원자 하나의 길이보다 작게 나올 가능성이 있다.
세 번째로 물에 퍼진 스테아르산이 다이아몬드처럼 밀집되어 있는 것이 아니므로 상대적인 표면적이 실제값 보다 넓어져서 정해진 스테아르산의 부피를 나누었을 때 두께가 짧게 측정된다. 이것은 탄소원자 하나의 길이가 짧은 것처럼 나오는 원인이되고 이로써 탄소원자 하나의 부피가 작게 계산되어 아보가드로수를 크게 만든다.
네 번째로는 스테아르산의 농도를 고려하지 않은 것이 오차의 원인이다. 스테아르산 용액은 증기압이 높고 물에 녹지 않는 헥산에 스테아르산을 녹여 만든 것이여서 헥산이 빠르게 증발하면 물 표면에 스테아르산 단막층만 남는다. 물 표면을 덮은 스테아르산 용액의 방울 수를 세어 단막층을 형성하는데 필요한 용액의 부피를 계산한다.
그리고 나서 스테아르산 용액의 농도를 이용해 위에서 측정한 그 부피를 차지하는 스테아르산의 질량을 측정한다.
주의 및 참고사항)
헥산은 ‘인화성 물질’이기 때문에 조심하여 취급한다.
헥산은 ‘휘발성’이 크기 때문에 스테아르산 용액을 담은 용기는 마개를 닫아두어야 한다. 그리고 스테아르산 용액을 넣은 피펫을 공기 중에 오래 놓아두면 헥산이 증발하여 스테아르산 용액이 진하게 된다. 따라서 피펫을 사용하기 전에 스테아르산 용액으로 여러 차례 헹구어 사용하는 것이 좋다.
아보가드로수를 직접 측정하는 실험을 하면서 그 동안 그저 자주 이용하고, 또 외우고 있어야 하는 숫자처럼 느꼈던 아보가드로수가 친군하게 느껴졌고, 복잡한 계산을 통해서 구해진다는 것을 알게 되었다. 오차의 원인을 찾아보고, 개선방안을 생각해보면서 많은 것을 얻을 수 있었을 뿐만 아니라 새삼스럽게 화학 실험의 어려움을 깨닫게 되었다. 그리고 아보가드로수를 측정하는 방법에는 전기분해와 X선 구조 분석을 이용하는 방법이 있는데, 기회가 된다면 꼭 해보고 싶다.
7. Reference (참고문헌)
‘아보가드로상수 구하기‘ 프린트물
네이버 사전
high top 화학Ⅱ

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