아보가드로수 측정 실험에서 사슬길이가 줄어들면?
아보가드로수 측정 실험에서 탄화수소 사슬길이가 줄어들면 오차율이 높아진다고 하는데, 무슨 이유인가요? 배열이 불안정해 측정되는 높이가 커지나요?
안녕하세요.
아보가드로수 측정 실험에서 탄화수소 사슬길이가 줄어들면 오차율이 높아지는 이유는, 주로 분자의 배열 및 물리적 특성에 따른 표면에서의 불안정성 때문입니다. 탄화수소 사슬길이가 짧아지면, 분자들이 표면에 안정적으로 배열되기 어렵고, 이는 실험에서 측정되는 층의 두께에 영향을 미쳐 오차가 발생할 가능성이 높아집니다.
이 실험은 주로 매우 얇은 단분자막(monolayer)을 형성하는 기름 분자의 두께를 측정함으로써 아보가드로수를 추정하는 방식을 사용합니다. 이때 탄화수소 사슬의 길이는 매우 중요한 역할을 합니다. 사슬이 길수록, 분자들이 안정적으로 표면에 평평하게 배열되며, 그에 따른 단분자막의 두께 측정이 정확해집니다. 그러나 사슬이 짧아지면 분자 간의 상호작용이 약해지고, 표면에서의 배열이 불안정해지며, 이는 실험 결과에 불확실성을 가져오게 됩니다.
특히 짧은 탄화수소 사슬은 더 쉽게 꼬이거나 접혀 있는 상태로 배열될 수 있습니다. 이는 표면에 분자들이 완전히 펼쳐지지 않은 상태로 존재할 가능성을 높이고, 이러한 상태에서는 측정되는 두께가 실제보다 두꺼워질 수 있습니다. 즉, 분자들이 불안정하게 배열되면 측정되는 층의 높이가 커질 수 있으며, 이는 실험에서 오차를 유발하는 중요한 요인이 됩니다.
또한, 사슬길이가 짧아지면 분자의 표면 장력이나 인력(intermolecular forces)이 감소하기 때문에 단분자막이 완전하게 형성되지 않을 가능성도 있습니다. 이는 측정에서 오차율이 증가하는 원인이 됩니다. 이러한 배열의 불안정성으로 인해 측정된 막의 두께가 일관성이 없고, 결과적으로 아보가드로수의 추정값에 큰 오차를 유발하게 됩니다.1명 평가