實(shí)驗(yàn)09：用油膜法估測(cè)分子直徑

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1、實(shí)驗(yàn)九：用油膜法估測(cè)分子直徑【實(shí)驗(yàn)播放】1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)知道本實(shí)驗(yàn)的原理及所需的器材，了解實(shí)驗(yàn)注意的事項(xiàng)。(2)會(huì)正確測(cè)出一滴油酸酒精溶液中油酸的體積及形成油膜的面積。(3)會(huì)計(jì)算分子的大小，處理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(4)領(lǐng)會(huì)本實(shí)驗(yàn)方法構(gòu)思的特點(diǎn)，理解間接測(cè)量微觀量的思想。2、實(shí)驗(yàn)原理：油酸分子的一端具有親水性，另一端具有憎水性，當(dāng)把酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí)，油酸便在水面上散開，其中酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成有自由邊界的一層純油酸薄膜，形成單分子油膜。如果將油酸看作是球狀模型，測(cè)出一定體積的

2、油酸溶液在水面上形成的油膜面積，計(jì)算出油膜的厚度，這個(gè)厚度就等于分子的直徑。3、實(shí)驗(yàn)器材盛水的容器，在溶液刻度并能使油滴溶液一滴一滴下落和滴管或注射器，一個(gè)量筒，按一定的比例(一般為1：200)稀釋了的油酸溶液，帶有坐標(biāo)方格的透明有機(jī)玻璃蓋板(面積略大小容器的上表面積)，少量痱子粉或石膏粉，彩筆。4、實(shí)驗(yàn)步驟(1)用注射器或滴管將一定容積的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積的滴數(shù)，求出一滴油酸溶液中所含純油酸的體積V。(2)向容器中倒入約2cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上。(3)小

3、心地將一滴油酸溶液滴到水面上，讓它在水面上自由地?cái)U(kuò)展為油酸膜。(4)輕輕地將有機(jī)玻璃蓋板放到容器上，用彩筆將油酸膜的形狀畫在玻璃板上。(5)利用坐標(biāo)方格計(jì)算出油膜的面積S，再根據(jù)一滴溶液中純油酸的體積和油膜的面積求出油膜的厚度D=，即為所測(cè)分子和直徑。5、數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算分子直徑時(shí)，注意加的不是純油酸，而是酒精油酸溶液，在利用公式d=計(jì)算時(shí)，式中的V不是溶液的體積．而應(yīng)該進(jìn)行換算，計(jì)算出1滴酒精油酸溶液中純油酸的體積，方法是：設(shè)n滴酒精油酸溶液是1mL，則每1滴的酒純油酸溶液的體積是mL，事先知道配

4、制溶液的比例是，則1滴溶液中的純油酸體積V=·mL。式中的S-6-是滴入水中后，純油酸形成的油膜，其面積用數(shù)坐標(biāo)紙上對(duì)應(yīng)的格數(shù)來(lái)計(jì)算，以1cm為邊長(zhǎng)的坐標(biāo)紙上占了多少個(gè)格，其面積就是多少平方厘米，數(shù)格時(shí)，不足半個(gè)格的舍去，多于半格的算1個(gè)格．這樣就可粗略地計(jì)算出油酸分子的直徑．6、注意事項(xiàng)(1)痱子粉不要撒得太多，只要能夠幫助看清油膜邊界即可。(2)滴入油酸溶液時(shí)，一定要細(xì)心，不要一下滴得太多，使油膜的面積過(guò)大。(3)待測(cè)油酸面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓．?dāng)U散后又收縮有兩個(gè)原因：第一是水面受油酸

5、滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮．(4)利用坐標(biāo)求油膜面積時(shí)，以邊長(zhǎng)1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)時(shí)，不足一個(gè)的均算半個(gè)。(5)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)面會(huì)殘留油酸，用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去再用清水沖洗．這樣可保持盤的清潔．7、誤差分析(1)由于我們是采用間接測(cè)量的方式測(cè)量分子的直徑，實(shí)驗(yàn)室中配制的酒精溶液的濃度、油酸在水面展開的程度、油酸面積的計(jì)算都直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確程度。(2)雖然分子直徑的數(shù)量級(jí)應(yīng)在10-10m。但中學(xué)階段，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)只要能測(cè)出油酸

6、分子直線的數(shù)量級(jí)在10-9m上即可認(rèn)為是成功的?！驹囶}解析】例1在做“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL，用注射器測(cè)得1mL上述溶液75滴．把1滴該溶液滴人盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖1所示．坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1cm，試求：(1)油酸膜的面積是多少cm2?(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積?(3)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑．解析(1)由圖形

7、狀，其中正方形方格87個(gè)，用補(bǔ)償法近似處理，可補(bǔ)19個(gè)整小方格．實(shí)際占小方格87+19=106，那么油膜面積S=106×1cm2=106cm2．(2)由1mL溶液中有75滴，1滴溶液的體積mL．又每104mL溶液中有純油酸6mL，mL溶液中純油酸的體積V=×mL=8×10-6mL．(3)油酸分子直徑D===7.5×10-10m。-6-例2在用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)中，已知一滴溶液中油酸的體積為V，配制的油酸溶液中，純油酸與溶液體積之比為1：500，1mL溶液油酸25滴，那么1滴溶液的體積是mL，所以

8、一滴溶液中油酸體積為cm3，若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得結(jié)果如下表所示，請(qǐng)根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫出空白處的數(shù)值，并與公認(rèn)的油酸分子長(zhǎng)度值L0=1.12×10-10m做比較，并判斷此實(shí)驗(yàn)是否符合數(shù)量級(jí)的要求．次數(shù)S(cm2)L=(10-7cm)L的平均值153324933563解析由題給條件得，1滴溶液的體積V=mL，由題意可知：1滴溶液中油酸體積×cm3=8×10-5cm3．據(jù)此算得3次測(cè)得L的結(jié)果分別為1.50×10-7cm、1.62×10-7cm、1.42×10-7cm，