6.20. Molekulaméret nagyságrendjének becslése

A kísérlet célja

Molekulaméret nagyságrendjének becslése egyszerű anyagokkal, eszközökkel, módszerekkel.

Szükséges anyagok, eszközök:

• nagyméretű, fekete belsejű fotótál (ennek hiányában üvegtál, alatta fekete papír; esetleg teflontepsi)
• hintőpor
• olajsav, benzinben oldva (0,05 térfogat% koncentrációjú)
• cseppentő
• vonalzó

Leírás

A tálcát töltsük meg vízzel, majd várjuk meg, amíg a folyadék megnyugszik, vagyis nincsenek benne belső áramlások. Ekkor szórjunk a tetejére kevés hintőport, majd cseppentsünk (lehetőleg minél alacsonyabbról) egyetlen csepp benzinben oldott olajsavat a tálca közepére. Az oldatot előbb alaposan rázzuk össze. Figyeljük meg, hogy a hintőpor a tálca falai felé húzódik, középen egy „üres”, közel kör alakú folt keletkezik.

Mérjük meg a kör átmérőjét vonalzóval. Ebből az adatból számítással adjunk nagyságrendi becslést az olajsavmolekulák méretére.

Útmutató a számításhoz

A becseppentés hatására a hintőpor elmozdul. A benzin hamar elpárolog, az olajsav pedig egyetlen molekularéteg vastagságban terül el a víz felszínén akkora területen, mint amekkora kör kialakult.

Az egy cseppben levő olajsav térfogata megegyezik a kör területének és a réteg vastagságának (azaz a molekula méretének) szorzatával. A cseppben levő olajsav mennyiségét a csepp térfogatának és az oldat koncentrációjának ismeretében kiszámíthatjuk.

A csepp térfogatának megmérése céljából csepegtessünk 100 csepp tiszta BENZINT mérőhengerbe! (Az oldat olyan kis koncentrációjú, hogy tiszta benzinnel végezve a csepegtetést, nem okoz hibát.) A mérőhengerrel mért térfogat századrésze egyenlő a csepp térfogatával. Ennek 0,05%-a (ld. koncentráció) a tiszta olajsav térfogata. Ezt elosztva a kör területével, a molekulák átmérőjét kapjuk eredményül.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Nagyságrendileg hány db olajsavmolekula található egy csepp oldatban?