Bestimmung der Avogadro-Konstanten
1. Geräte und Chemikalien:
Bürette, Glaswanne mit Wasser, Kohlepulver, Toluol (Xn, F)
Fettsäurelösung: Lösung von 0,13 g Stearinsäure in 100 mL Toluol
Dichte (Stearinsäure) = 0,84 g / cm3
molare Masse (Stearinsäure): M = 284,5 g/mol
2. Versuchsdurchführung:
Die Glaswanne wird vor dem Versuch gut gespült und halb mit Wasser
gefüllt. Durch die Bürette lässt man einige mL Toluol zur Entfettung laufen.
Auf dem Wasser in der Glaswanne verteilt man eine dünne Schicht Kohlepulver. In die
Bürette gibt man einige mL der Fettsäurelösung und lässt genau einen mL dieser Lösung
langsam in ein Reagenzglas tropfen, wobei man die Tropfenzahl bestimmt. Dann befestigt man
die Bürette so, dass sich der Ablauf unmittelbar über der Kohleschicht in der Glaswanne
befindet. Vorsichtig lässt man genau einen Tropfen der Fettsäurelösung auf diese
Schicht tropfen. Hierbei verteilt sich der Tropfen im Idealfall kreisförmig, das
Lösungsmittel Toluol verdunstet innerhalb weniger Minuten. Auf der Wasseroberfläche
bleibt ein Fleck der Fettsäure mit einer monomolekularen Schichtdicke zurück, dessen
Durchmesser d mit einem Lineal bestimmt wird.
3. Versuchsauswertung:
| Tropfenzahl pro 1 mL Fettsäurelösung | z = |
|
| Durchmesser des Flecks | d = | |
| Volumen eines Tropfens | V = 1 mL / z | V = |
| Masse der Fettsäure in einem Tropfen bzw. im Fleck | m = 0,13 g / 100 mL * V | m = |
| Volumen der Fettsäure in einem Tropfen bzw. im Fleck | V = m / Dichte | V = |
| Fläche des Fettsäureflecks | A = 3,14 * (d/2)2 | A = |
| Schichtdicke des Fettsäureflecks, Durchmesser eines Moleküls | h = V / A | h = |
| Fläche, die ein Molekül beansprucht | AM = 3,14 * (h/2)2 | AM = |
| Anzahl der Moleküle in dem Fleck | N = A / AM | N = |
| Anzahl der Moleküle in einem mol | NA = N * M / m | NA = |
In einem Versuchsbeispiel betrug z = 40 und d = 14 cm.
Wie groß ist hierfür NA?