オレイン酸とアルコール

質問

オレイン酸アルコール溶液をチョークの粉をはった水に一滴落として、分子の大きさを調べる実験なのですが、

オレイン酸は水に溶けない。アルコールは水に溶ける。
これは分かるのですが、
水に溶けない＝上手く広がらない
という事なのでしょうか？

回答No.5

ht1914

＞オレイン酸は水に溶けない。アルコールは水に溶ける。
＞水に溶けない＝上手く広がらない　という事なのでしょうか？

液体の油は水に溶けないからこそ水の上に薄く広がるのではないでしょうか。ただ天ぷら油を一滴水に垂らしたときと灯油を一滴水に垂らしたときとでは広がり方が違います。オレイン酸の広がりはこの２つの中間ですね。
オレイン酸の融点は１３．４℃ですから常温で液体です。だからオレイン酸だけを垂らしても広がるはずです。（私はアルコール溶液しか垂らしたことがありません。）
アルコールに溶かすのは２つの意味があります。流動性を高くする（べとついたものをサラサラにする）ためと薄めるためです。スポイドの一滴で直径が１０ｃｍ程度の広がりが欲しいわけです。オレイン酸だけの一滴では多すぎます。１０倍～２０倍（？）ぐらいに薄めているはずです。溶かしていたアルコールが水に溶けてしまうとオレイン酸だけが水面に残ります。
チョークの粉を使わないやり方もあります。
オレイン酸のアルコール溶液を一滴液面に垂らします。一瞬液面が盛り上がりますがさーっと広がってしまいます。次の一滴を入れます。同じように一瞬盛り上がって広がります。あるところで盛り上がったままになります。この時がオレイン酸が容器の端まで広がったときだということになります。液面の一部に広がっているのはチョークの粉を使うと分かりますが粉を使わないと見ても分かりません。

回答No.4

DexMachina

「ふと疑問に思った」ということだと思いますので、とりあえず実験の意義には
触れない方向で回答させて戴きますが・・・

> 水に溶けない＝上手く広がらない
> という事なのでしょうか？

そうだと思います。
オレイン酸は常温で固体で、水にすっと溶けるというものでもないので、
そのまま溶かすと「ダマ」のような状態になってしまうということでしょう。

強く撹拌すれば溶かすことが出来ますが、そうしてしまうと「チョークの
粉が弾かれた面積」を計れなくなってしまうので、アルコール溶液として
予め溶解させて添加している、ということだと思います。

回答No.3

ht1914

質問には
＞分子の大きさを調べる実験なのですが
とあります。ところが＃１での補足には
＞おそらく、指数計算の練習を目的に、行った実験だと思うのですが、
とあります。

実験の意味が伝わっていないですね。
目に見えない分子の大きさはどうして分かるのか不思議に思いませんでしたか。細菌も目に見えません。それよりもまだ小さいというのですがどれくらい小さいのか予想できますか。教科書に大きさが載っているからそれで納得したのですか。原子の大きさが１ｃｍの１億分の１ぐらいだから分子はもう少し大きいです。でもどうしてそんな小さなものが分かったのでしょう。この大きさが分からないと数も分かりません。水１ｇの中に水の分子がいくらぐらいあるのかどうやったら分かるのでしょう。もし水の分子の大きさが１ｃｍの１億分の１だとするのならば１ｇの水の中に１億×１億×１億個の分子があることになります。大きさとか形がもっと詳しくわかると数ももっと正確に分かることになります。でも当たらずと遠からずで値を推定することをやりたいですね。教科書にはアボガドロ数というのがのっているかもしれません。この数字を見て分かったつもりになっていると物質の世界は実感出来ません。

計算練習ではありません。歴史的に重要な実験です。
この実験は分子の大きさ、アボガドロ数の推定のためのものです。

オレイン酸をアルコールに溶かして流動性を高くします。アルコールで何倍に薄めたかも求めておきます。スポイド一滴の体積がいくらになるかも求めておきます。チョークの粉（リコポディウムの粉を使うほうがいいのですが高いのでチョークを使います）を水面に広がらせておきます。オレイン酸アルコール溶液を水面に垂らすとアルコールは水に溶けて水面にオレイン酸だけが残ります。その広がった範囲がチョークの粉で分かります。色チョークの粉が良いですね。オレイン酸はマッチ棒の頭をそろえたように水面に並んでいます。水面に更半紙を置いてチョークの色を写し取ります。広がった面積と元のオレイン酸の体積から膜の厚さが分かります。これが分子の長さです。これで１億分の１０ｃｍ程度の大きさが求まります。これだけでも凄いことです。原子はこれより小さいということが確かになりますから。この実験でマッチ棒の高さは分かりますが棒の太さは仮定するよりしかたがありません。　サイコロ状と仮定するところから長さの１／１０程度とするところまで幅があります。でも極端に小さい値とか極端に大きな値を知る方法の一つが分かるのですから楽しいことです。

ちなみに分子の実在は２０世紀になるまで一般的に認められていませんでした。だから何時までもアボガドロの「仮説」という表現でした。いくつかの方法で求めたアボガドロ数がみな同じ程度の数字になるということで初めて実在が認められたのです。ペランはその功績でノーベル賞をもらっています。（ペラン「原子」岩波文庫　参照）
高校の教科書に出てくる結晶構造はこのアボガドロ数を求める一つの方法なのです。固体物理の教科書ではないのですから面心立方だとか体心立方だとか詳しくやるのは筋違いです。

界面活性剤の授業ではありません。分子の大きさ、形、数等、一切分かっていないとしての実験です。単分子膜になるというのはそういう性質を示す物質を使ったと説明します。水面に薄く広がるということで納得してくれます。

回答No.2

anthracene

http://staff.aist.go.jp/k.ikegami/LB_kaisetsu/index.html
こちらのサイトなどご覧になられては？
素人さん向けにラングミュアー・ブロジェット膜を解説しています。

長鎖カルボン酸を水面に置くと、親水性部位（カルボキシル基）を水面に刺すような形で分子が立ち、分子同士はアルキル基のファンデルワールス引力で密にパッキングします。
ですから、膜の面積と分子数が分かれば、分子一個が占める面積を計算できます。

しかしこうしたことを教えずにこの実験を行っても何の意味も無いと思いますが・・・計算の練習なら、他にいくらでも教材はありますし。

回答No.1

anthracene

これは単分子膜を水面に形成させる実験だと思います。
分子の大きさと書いてありますが、断面積というか、アルキル鎖の直径というか、とにかくそういうものを測っているのでしょう。
界面活性剤分子を気ー液界面に展開すると何が起こるか習っていませんか？こうした実験をやるということは授業で習っているのだと思うのですが。

補足

はあ……
水面に広がったオレイン酸の面積と、メスシリンダーで調べた体積を使って、分子一つ分の大きさを計算するとしか……

おそらく、指数計算の練習を目的に、行った実験だと思うのですが、
実験のときに何気なく言われた「アルコールで薄める」と言うのが何故か気になりまして。
この実験をすることによって、水面でどういうことが起こっているかとかは一切説明されていません。すいません。。