เลขอาโวกาโดรของ เบนจามิน แฟรงค์คลิน

        เรารู้จัก เบนจามิน แฟรงค์คลิน ในการทดลองเกี่ยวกับฟ้าแลบและการเกิดไฟฟ้า โดยใช้ว่าวเป็นสายล่อฟ้า น้อยคนนักที่จะรู้ว่าเขาได้ทำการทดลองอย่างง่ายๆ ในการคำนวณหาขนาดของโมเลกุล และคำนวณหาเลขอาโวกาโดร โดยการศึกษาการแผ่ของน้ำมันบนน้ำ

แนวความคิดในการคำนวณ

        เลขอาโวกาโดรเป็นตัวเลขที่บ่งบอกถึงจำนวนโมเลกุลที่มวลเท่ากับ 1โมล ถ้าหากว่าเราสามารถหาค่าประมาณของจำนวนโมเลกุล และจำนวนโมลของน้ำมัน (ซึ่งเขาใช้น้ำมันปริมาตร 1 ช้อนชา) ก็จะรู้ค่าของเลขอาโวกาโดรได้

การคำนวณมีขั้นตอนดังนี้

        1. ปริมาตรของน้ำมัน (V) ที่แฟรงค์คลินใช้คือ 1 ช้อนชา = 4.9 cm³ พื้นที่ (A) ที่น้ำมันสามารถแผ่ออกไปได้มากที่สุด คือ 1/2 เอเคอร์ = 2.0 x 10⁷ cm² ให้มองว่าโมเลกุลของน้ำมันที่แผ่บนผิวน้ำเป็นลักษณะลูกบาศก์เล็กๆอยู่ติดกัน และมีความหนาแค่เพียง 1 โมเลกุล ดังรูป

        ดังนั้น ปริมาตรของน้ำมันจะเท่ากับพื้นที่ผิวหน้า (A) คูณด้วยความยาวด้านข้างของ 1 โมเลกุล (l) ของน้ำมัน ดังสมการ เมื่อเรา ต้องการประมาณขนาดของโมเลกุลก็ต้องหาความยาวของโมเลกุล ดังสมการ

        2. พื้นที่ของชั้นน้ำมันคือ พื้นที่ด้านข้างของ 1 โมเลกุล (l² ) คูณกับจำนวนของโมเลกุล (N) ของน้ำมันจะได้สมการ

        3. คำนวณจำนวนโมล ต้องรู้มวล (m) ของน้ำมันโดยการชั่ง แต่เขาใช้วิธีประมาณมวลจากปริมาตรคูณด้วยความหนาแน่น (D) ของน้ำมันซึ่ง มีค่า 0.95 g/cm³

        4. ต้องรู้มวลโมเลกุลของน้ำมัน ซึ่งการทดลองนี้มีค่าเท่ากับ 200 amu ดังนั้น มวลของน้ำมัน 1 โมล คือ 200 g สามารถคำนวณจำนวนโมลได้ดังสมการ

        5. ขั้นตอนสุดท้ายจำนวนโมเลกุลต่อโมลก็จะได้เลขอาโวกาโดร ดังสมการ

        จะเห็นว่าการคำนวณค่าของเลขอาโวกาโดรยังไม่ถูกต้อง ที่จริง คือ 6.02 x 10²³ แต่แฟรงค์คลินก็ไม่ได้ต้องการให้ใช้วิธีของเขาในการหาค่าเลขอาโวกาโดร ซึ่งเขาทำการทดลองเพื่อประมาณค่าอย่างคร่าวๆ อย่างไรก็ตามค่าที่ได้นี้ก็ไม่แย่เกินไปสำหรับการทดลองง่ายๆแบบนี้

นักเรียนคิดว่าการคำนวณในการทดลองนี้ผิดพลาดตรงไหน?