1、实验 13 用油膜法估测分子的大小 -2- 一、实验目的 1.估测油酸分子的大小。 2.学会间接测量微观量的原理和方法。 二、实验原理 1.利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜 ,如图所示。 2.将油酸分子看作球形 ,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。 3.用 d= 计算出油膜的厚度 (V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 ,S为油膜面积 ),这个厚度就近似等于油酸分子的直径。 VS -3- 三、实验器材 1.油酸酒精溶液若干毫升 ,体积配比为 1 200。 2.注射器或滴管 1支。 3.量筒 1个。 4.浅盘 1个 ,规格为 30 cm 40 cm。 5.玻璃板 1块 ,面积
2、大于 30 cm 40 cm,坐标纸。 6.彩色水笔 1支。 7.痱子粉 (或石膏粉 )1盒。 8.清水若干升。 -4- 四、实验步骤 1.配制油酸酒精溶液 :把 1 mL的油酸溶于酒精中 ,制成 200 mL的油酸酒精溶液。 2.往浅盘中倒入约 2 cm深的水 ,然后将痱子粉 (或石膏粉 )均匀地撒在水面上。 3.用滴管 (或注射器 )向量筒中滴入 n滴油酸酒精溶液 ,使这些溶液体积恰好为 1 mL,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的体积 V= mL。 4.用滴管 (或注射器 )向水面上滴入一滴油酸酒精溶液 ,油酸就在水面上慢慢散开 ,形成单分子油膜。 5.待油酸薄膜形状稳定后 ,将一块较大的玻
3、璃板盖在浅盘上 ,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。 1200n -5- 6.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 ,算出油酸薄膜的面积。求面积时 ,以坐标纸上边长为 1 cm的正方形为单位 ,数出轮廓内正方形的个数 ,不足半个的舍去 ,多于半个的算一个。 7. 根据一滴油酸的体积 V和其形成的薄膜的面积 S,算出油酸薄膜的厚度 d= ,即为油酸分子的大小。比较算出的分子大小 ,看其数量级是否为 10-10 m。 五、误差分析 1.纯油酸体积的计算引起误差。 2.油膜面积的测量引起的误差主要有两个方面 : (1)油膜形状的画线误差 ; (2)数格子法本身是一种估算的方法 ,自然会带来误差。
4、 VS -6- 六、注意事项 1.实验前 ,必须将所有的实验用具擦洗干净 ,实验时 ,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用 ,否则会增大实验误差。 2.油酸酒精溶液中油酸与酒精的体积比以 1 200为宜。 3.浅盘里的水面离盘口面的距离应较小 ,并要水平放置 ,以便准确地画出油酸薄膜的形状 ,画线时视线应与板面垂直。 4.油酸在水面上形成的薄膜先扩散后收缩 ,要在薄膜形状稳定后再画轮廓。薄膜扩散后又收缩的原因有两个 :一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复 ;二是酒精挥发后 ,薄膜回缩。 5.滴油酸溶液的滴口应在离水面 1 cm之内 ,否则油酸薄膜难以形成。实验前要注意训练好滴法。 -7- 该
5、实验中 ,我们为什么可以用 d= 来计算油酸分子的直径 ? 提示： 该实验中油酸分子呈球形分布在水面上 ,且一个挨一个 ,从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度 ,油膜的厚度也就是分子的直径。 ? -8- 考点一 考点二 例 1利用油膜法估测油酸分子的大小 ,实验器材有 :浓度为0.05%(体积分数 )的油酸酒精溶液、最小刻度为 0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为 30 cm 40 cm的浅盘、痱子粉、胶头滴管、有机玻璃板、彩笔、坐标纸。 (1)下面是实验步骤 ,请填写所缺的步骤 C。 A.用滴管将浓度为 0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 ,记下滴入 1 mL油酸酒精溶液时的
6、滴数 N; B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上 ,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液 ,从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液 ,直到油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止 ,记下滴入的滴数 n; -9- 考点一 考点二 C. ; D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 ,以坐标纸上边长为 1 cm的正方形为单位 ,计算轮廓内正方形的个数 ,算出油酸薄膜的面积 S(单位 :cm2)。 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小为 (单位 :cm)。 -10- 解析 ( 1 ) 待薄膜形状稳定后 ,将玻璃板放在浅盘上 ,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。 ( 2) 每滴油酸酒精溶液的体积为1?cm3,n 滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为 V=? 0 . 05% cm3,所以单个油酸分子的大小 d=?=? 0 . 05 %? ?( cm ) 。 答案 (1 ) 见 解析 ( 2) ? 0 . 05 %? ?
