高校化学の教材；分子と結晶模型の「ベンゼン屋」

​​​「凝固点降下で分子量を求める」予備実験①→1/11ブログ
で実験操作を紹介しました。
さて、結果です。毎年、予備実験・生徒実験と実施しているのですっかり操作が雑になり、ひどい結果です。

0秒から245秒まで5秒おきに記録しました。生徒が行う時は、温度計読み攪拌・時計・記入の係が必要で１班３人以上必要です。
左黒字は溶媒のみ(純シクロヘキサン)、右赤字は溶液(シクロヘキサン＋ナフタレン)です。
これをグラフにすると

溶媒のみのグラフでは点を直線で結んで、その交点がシクロヘキサンの融点になります。
6.90℃でした⭕️A。文献値6.50℃で0.4℃の誤差があります。
この実験では、差を取るのでこの誤差は引き算されて考えなくてもいいです。

溶液のグラフでは変化の直線が３本引けてしまいました(ホントは綺麗に２本です)。
交点は２つ⭕️B＝5.25℃と⭕️C＝4.40℃どちらかが溶液の凝固点です。
実験の「いい加減さ」が原因です。あとでコツを紹介しますのであえてかっこ悪い結果をのせました。
さて、計算です。

⭕️B​と⭕️C​の値を使い２通り計算します。溶質ナフタレンC10H8の分子量は128です。
Δt＝⭕️A​ー​⭕️B​＝​1.65=20.2X(0.12/M)/(7.55X10^-3)    M=195   
Δt＝⭕️A​ー​⭕️C​＝​2.50=20.2X(0.12/M)/(7.55X10^-3)    M=128

ということで、Δt＝⭕️A​ー​⭕️C​の凝固点降下度がいい結果を導きました。
これまで、何度もこの実験をやってますが大きくても＋8％の誤差で収まります。

最後に実験を上手く進めるヒントです。
[1]今回の溶液のひどいグラフは溶液の底と液面の間の温度勾配が原因だとおもいます。
①氷水の水面は試験管内のシクロヘキサンより高くする。
②シクロヘキサンにナフタレンをとかす時、ゆっくり加熱(手で温めるなどして)して温度をあげすぎない。(実はお湯を使って溶かしましたので試験管と溶液の温度が平衡になっていない)
③あまりに実験誤差が大きい時は直線の引き方をやり直す（今回の例のように、変な値が出た時にもいいデータが隠れていることがある）。
[2]一般的なコツは
①溶液を作る時にナフタレンを完全に溶解する。
②試験管壁にナフタレンの粉が付着することがあるが、これも溶媒を傾けて溶かし込む。
③針金の攪拌棒をゆっくり上下させるが、1cmくらいの上下でいい。凝固して動かなくなったらそのままにしておく。無理に動かさない。

以上のことを、生徒に注意しながら実験していこうと思います。
結果は来週おしらせします。どのくらいの誤差になるのか楽しみです。



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