화학실험 - 아보가드로의 수

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화학실험 - 아보가드로의 수
1. 실험 목적 (Purpose)
: 친수성(Hydrophilic) 과 소수성(Hydrophobic) 을 모두 갖는 스테아르산이 물 표면에서 퍼지면서 단분자막을 형성하는 성질과 다이아몬드의 밀도를 이용해서 몰(mole)을 정의하는데 필요한 아보가드로수(NA) 를 결정한다.

2. 실험원리 (Introduction)
아보가드로 수 (Avogadro s number, NA) : 정확히 12g에 존재하는 12C 원자의 숫자로, 미시적인 질량과 1몰의 분자나 원자가 갖는 거시적인 질량 사이의 관계를 설명해준다.
*) 1몰(mole) : 아보가드로 수 만큼에 해당하는 원자나 분자의 양

아보가드로수는 탄소원자 1몰이 차지하는 부피(Vm)와 탄소원자 하나가 차지하는 부피(V1)를 이용해서 다음과 같이 구할 수 있다.

탄소원자 1몰의 평균 질량(12.011g)과 다이아몬드의 밀도(3.51g/cm3)를 이용하면 탄소원자 1몰의 부피 (Vm)를 계산할 수 있다. 탄소 원자 하나의 부피는 소수성의 탄소 화합물을 이용하여 대략 짐작할 수 있다.
스테아르산은 무극성을 나타내는 긴 탄화수소 사슬의 끝에 극성을 나타내는 카복실기가 붙어있는 형태의 분자로, 물 위에 떨어뜨리면 극성을 가진 카복실기는 친수성을 띠지만 무극성의 탄화수소 사슬은 소수성의 경향을 가진다. 그러므로 물 위에 스테아르산을 충분히 떨어뜨리면 카복실기가 물 쪽으로 향하고 무극성의 탄화수소 사슬이 물 층 위로 서 있는 단층막이 형성된다.
그러나 표면이 스테아르산 분자의 단층막으로 완전히 덮인 후에 스테아르산을 더 가하게되면 스테아르산 렌즈와 같은 구형 표면을 형성하는데, 탄화수소 꼬리부분은 안쪽을 향하며 기름과 같은 내부를 형성한다. 이때부터 스테아르산 분자가 물 표면에 쌓이게 된다.
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