实验09：用油膜法估测分子直径

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1、实验九：用油膜法估测分子直径【实验播放】1、实验目的：(1)知道本实验的原理及所需的器材，了解实验注意的事项。(2)会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积。(3)会计算分子的大小，处理好实验数据。(4)领会本实验方法构思的特点，理解间接测量微观量的思想。2、实验原理：油酸分子的一端具有亲水性，另一端具有憎水性，当把酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸便在水面上散开，其中酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成有自由边界的一层纯油酸薄膜，形成单分子油膜。如果将油酸看作是球状模型，测出一定体积的

2、油酸溶液在水面上形成的油膜面积，计算出油膜的厚度，这个厚度就等于分子的直径。3、实验器材盛水的容器，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，一个量筒，按一定的比例(一般为1：200)稀释了的油酸溶液，带有坐标方格的透明有机玻璃盖板(面积略大小容器的上表面积)，少量痱子粉或石膏粉，彩笔。4、实验步骤(1)用注射器或滴管将一定容积的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积的滴数，求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积V。(2)向容器中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上。(3)小

3、心地将一滴油酸溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜。(4)轻轻地将有机玻璃盖板放到容器上，用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上。(5)利用坐标方格计算出油膜的面积S，再根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积求出油膜的厚度D=，即为所测分子和直径。5、数据处理(1)计算分子直径时，注意加的不是纯油酸，而是酒精油酸溶液，在利用公式d=计算时，式中的V不是溶液的体积．而应该进行换算，计算出1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积，方法是：设n滴酒精油酸溶液是1mL，则每1滴的酒纯油酸溶液的体积是mL，事先知道配

4、制溶液的比例是，则1滴溶液中的纯油酸体积V=·mL。式中的S-6-是滴入水中后，纯油酸形成的油膜，其面积用数坐标纸上对应的格数来计算，以1cm为边长的坐标纸上占了多少个格，其面积就是多少平方厘米，数格时，不足半个格的舍去，多于半格的算1个格．这样就可粗略地计算出油酸分子的直径．6、注意事项(1)痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。(2)滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。(3)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸

5、滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩．(4)利用坐标求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数时，不足一个的均算半个。(5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗．这样可保持盘的清洁．7、误差分析(1)由于我们是采用间接测量的方式测量分子的直径，实验室中配制的酒精溶液的浓度、油酸在水面展开的程度、油酸面积的计算都直接影响测量的准确程度。(2)虽然分子直径的数量级应在10-10m。但中学阶段，对于本实验只要能测出油酸

6、分子直线的数量级在10-9m上即可认为是成功的。【试题解析】例1在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液75滴．把1滴该溶液滴人盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图1所示．坐标中正方形方格的边长为1cm，试求：(1)油酸膜的面积是多少cm2?(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积?(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径．解析(1)由图形

7、状，其中正方形方格87个，用补偿法近似处理，可补19个整小方格．实际占小方格87+19=106，那么油膜面积S=106×1cm2=106cm2．(2)由1mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积mL．又每104mL溶液中有纯油酸6mL，mL溶液中纯油酸的体积V=×mL=8×10-6mL．(3)油酸分子直径D===7.5×10-10m。-6-例2在用油膜法估测分子的大小实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1：500，1mL溶液油酸25滴，那么1滴溶液的体积是mL，所以

8、一滴溶液中油酸体积为cm3，若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0=1.12×10-10m做比较，并判断此实验是否符合数量级的要求．次数S(cm2)L=(10-7cm)L的平均值153324933563解析由题给条件得，1滴溶液的体积V=mL，由题意可知：1滴溶液中油酸体积×cm3=8×10-5cm3．据此算得3次测得L的结果分别为1.50×10-7cm、1.62×10-7cm、1.42×10-7cm，