Determinazione del volume delle molecole di acido oleico e del valore del numero di Avogadro
Relazione di laboratorio: determinazione del volume delle molecole
Introduzione
L'acido oleico è una sostanza organica che messa in acqua forma sulla superficie dell'acqua una macchia circolare dello spessore di una sola molecola.
Una sola goccia di acido oleico è sufficiente a ricoprire la superficie di una intera piscina.
Per avere una quantità di acido olecico tale da poterne misurare la superficie, occorre diluirne una piccolissima quantità in un opportuno solvente (esano o etere di petrolio) che, uno volta evaporato, permetterà di misurare la dimensione della macchia.
Scopo dell'esperienza
Determinare il volume delle molecole di acido oleico e il valore del numero di Avogadro.
Attrezzature
Sottovaso del diametro di 40-50 cm (in alternativa si può usare una vaschetta di plastica)
Provette
Pipette graduate da 10 mL
Pipetta graduata da 1 mL
Riga millimetrata
Materiali e reagenti
Acido oleico
Esano o etere di petrolio
Talco o polvere di gesso
Procedimento
L'esperienza di laboratorio si articola in più fasi.
1. Preparazione della soluzione diluita di acido oleico
Prelevare 1 mL di acido oleico e porlo in una provetta.
Nella provetta aggiungere 9 mL di esano (o etere di petrolio).
Agitare la provetta in modo da rendere uniforme la soluzione.
Si ottiene in questo modo una soluzione diluita 1 :10.
Con una seconda pipetta prelevare 1 mL della soluzione diluita 1:10 e porlo in una seconda provetta.
Nella provetta aggiungere 9 mL di esano (o etere di petrolio).
Agitare la provetta in modo da rendere uniforme la soluzione.
Si ottiene in questo modo una soluzione diluita 1 :100.
Ripetere la seconda sequenza di operazioni altre due volte in modo da ottenere una soluzione finale diluita 1 : 10000.
2. Esecuzione dell'esperienza
Riempire il sottovaso con acqua sino ad 1 cm dal bordo.
Attendere che l'acqua sia completamente immobile.
Cospargere la superficie dell'acqua con uno strato sottile ed omogeneo di talco o polvere di gesso.
Con una pipetta o con una microsiringa da 1 mL si depone delicatamente al centro del sottovaso 0,1 mL della soluzione diluita 1 : 10000 preparata in precedenza.
L'acido oleico si espande formando una macchia approssimativamente circolare.
Attendere qualche minuto per fare evaporare il solvente.
Misurare con una riga millimetrata il diametro della macchia.
Se la macchia non ha una forma circolare bisogna determinare il diametro in più punti e poi fare la media matematica dei valori ottenuti.
Elaborazione ed analisi dei dati
1. Determinazione del volume delle molecole dell'acido oleico
La macchia di acido oleico si è dispersa sulla superficie dell'acqua formando una pellicola sottilissima di diametro d e la cui altezza h corrisponde allo spessore di una singola molecola.
Il volume V della macchia (Vmacchia) corrisponde al volume V di acido oleico contenuto nei 0,1 mL della soluzione diluita 1 : 10000, cioè:
Vmacchia = 1 · 10-5 mL = 1 · 10-5 cm3
Calcolato il diametro medio d della macchia, è possibile determinare l'area A della superficie della macchia.
A = π · r2 = π · (d/2)2 (cm2)
La macchia di acido oleico può essere pensata come ad un cilindro di altezza h, di superficie A e di volume Vmacchia. Possiamo determinare l'altezza h del cilindro che corrisponde, come detto in precedenza, al diametro di una singola molecola di acido oleico:
h = Vmacchia / A (cm)
Considerando la molecola di acido oleico di forma sferica, il volume Vmolecola è:
Vmolecola = 4/3 · π · r3 = 4/3 · π · (h/2)3 (cm3)
2. Determinazione dell'ordine di grandezza del numero di Avogadro
Sapendo che la massa molare dell'acido oleico è Mm = 282 g/mol e che la densità dell'acido oleico è d = 0,873 g/cm3, è possibile determinare il volume di una mole (volume molare) di acido oleico:
Vmolare = Mm / d = 282 / 0,873 = 323 cm3/mol
Dividendo il volume molare (Vmolare) per il volume di una singola molecola (Vmolecola) calcolato in precedenza, è possibile determinare il numero di molecole presenti in una mole, ovvero il numero di Avogadro:
Na = Vmolare / Vmolecola = .......
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