単分子膜で石けん分子の大きさを計算

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油脂が水面で単分子膜を作る性質を利用して、アボガドロ定数や油脂の分子１個当たりの占める面積などを求めることができます。墨汁が外側に追いやられたところを方眼紙で写しとって、広がった油脂の単分子膜のおおよその面積を求める実験です。

「動　画」墨流しに準じて方眼紙を用いる

実験プリント版

「実験タイトル」単分子膜から分子の大きさを求める

「サブタイトル」

「キーワード」単分子膜　分子量　アボガドロ定数　コロイド

「準備物」「操作手順」ＷＥＢ非公開

「注意事項」

1.  石けん水は薄めに調整して練習を積んでから実施するとよい。

「解　説」

アボガドロ定数や物質量、分子の大きさ等の計算に：油脂が水面で単分子膜を作る性質を利用すると、油脂の分子１個当たりの占める面積などを求めることができます。墨汁が外側に追いやられたところを方眼紙で写しとれば、広がった油脂の単分子膜の面積を求めることができるのです。

油脂の分子量：Ｍ、秤りとった油脂の質量 gとして、これをエタノール等に溶解させ、V mL用のメスフラスコに入れて調整した場合の油脂のモル数nはn=m/Mであり、濃度C mol/Lは、C=n/vより、C=(m/M)/(V/1000)＿①となる。

この濃度の溶液１滴の体積をv’ mLとすれば、その１滴中に含まれる油脂ｎ’は、n’=C×(v’/1000)＿②となります。

実験では50－100滴単位で全体量を出してから算出すると便利で、仮にx滴でy mLになったとすれば、1滴の体積v’は、v’=y/x mL。

さて、方眼紙に写し取った油膜の面積S ㎝² から、油脂１分子当たりの面積(単位分子断面積)のs ㎝² を求めてみますと…

…省略…

④の式を①②③で整理し直すと。

s＝SVM／mv’ N_A〔㎝²〕

「演　習」

1. 食用油（油脂）の一般的な構造を示しなさい。また、ステアリン酸の分子量を算出しなさい。
2. 油脂は水面でどのように並ぶか？親水部と疎水部の違いがわかるように分子を表し、図説しなさい。
3. 墨汁には膠（にかわ）が使われている。その役割は何か、説明しなさい。
4. ステアリン酸を精評したら、0.12 gであった。これをエタノール等に溶解させ、200  mL用のメスフラスコに入れて調整した。100滴でちょうど35 mLとなるピペットを使い、１滴を水面に滴下した。この場合、水面に広がり単分子膜を形成するステアリン酸分子の個数はいくつになるか、計算しなさい。

◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対にしないで下さい。詳細は、次の３書(管理者の単著作物)でも扱っているものがありますので参考になさってください。