實(shí)驗(yàn)九：用油膜法估測分子直徑【實(shí)驗(yàn)播放】1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐辣緦?shí)驗(yàn)的原理及所需的器材，了解實(shí)驗(yàn)注意的事項(xiàng)。會正確測出一滴油酸酒精溶液中油酸的體積及形成油膜的面積。會計(jì)算分子的大小，處理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。領(lǐng)會本實(shí)驗(yàn)方法構(gòu)思的特點(diǎn)，理解間接測量微觀量的思想。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)把酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，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，測出一定體積的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Vo向容器中倒入約2cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上。小心地將一滴油酸溶液滴到水面上，讓它在水面上自由地擴(kuò)展為油酸膜。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。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=V，即為所測分子和直徑。S5、數(shù)據(jù)處理計(jì)算分子直徑時，注意加的不是純油酸，而是酒精油酸溶液，在利用公式d=V計(jì)S算時，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LmL，n事先知道配制溶液的比例是[，則1滴溶液中的純油酸體積V=[?^mLo式中的SMnM

是滴入水中后，純油酸形成的油膜，其面積用數(shù)坐標(biāo)紙上對應(yīng)的格數(shù)來計(jì)算，以1cm為邊長的坐標(biāo)紙上占了多少個格，其面積就是多少平方厘米，數(shù)格時，不足半個格的舍去，多于半格的算1個格.這樣就可粗略地計(jì)算出油酸分子的直徑.6、注意事項(xiàng)痱子粉不要撒得太多，只要能夠幫助看清油膜邊界即可。滴入油酸溶液時，一定要細(xì)心，不要一下滴得太多，使油膜的面積過大。待測油酸面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓.擴(kuò)散后又收縮有兩個原因：第一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮.利用坐標(biāo)求油膜面積時，以邊長1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)時，不足一個的均算半個。當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)面會殘留油酸，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、誤差分析由于我們是采用間接測量的方式測量分子的直徑，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)算都直接影響測量的準(zhǔn)確程度。雖然分子直徑的數(shù)量級應(yīng)在10-1Om。但中學(xué)階段，對于本實(shí)驗(yàn)只要能測出油酸分子直線的數(shù)量級在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為1cm，試求：油酸膜的面積是多少cm2?每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積？按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑.解析由圖形狀，其中正方形方格87個，用補(bǔ)償法近似處理，可補(bǔ)19個整小方格.實(shí)際占小方格87+19=106，那么油膜面積5=106X1cm2=106cm2.解析(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，75—mL溶液中純油酸的體積V=—X上mL=8X10-6mL.7510475(3)油酸分子直徑D==-=7.5X10-10m。S配置油酸酒精溶液取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶中注入酒精，直到液面達(dá)到500mL的刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，這樣就得到了500mL含1mL純油酸的酒精油酸溶液。測一滴油酸酒精溶液的體積用注射器或滴管將酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量簡內(nèi)增加一定體積VN時的滴數(shù)N；根據(jù)V0=Vn/N算出每滴酒精油酸溶液的體積V0；根據(jù)酒精油酸溶液的配制比例，算出一滴溶液中純油酸的體積V。油酸薄膜面積的估測取一圓柱形器皿，注入適量水，撒上痱子粉(從中間撒入)；用注射器或滴管將酒精油酸溶液滴一滴在水面上；待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上；將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)板上，算出油酸薄膜的面積So(求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1mm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個)估測油酸分子的直徑dVN500NS一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?估測油酸分子的大小..學(xué)習(xí)間接測量微觀量的原理和方法.二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小.當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖1所示形狀的一層純油酸薄膜.如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大小.用V表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積，用S表示單分子油膜一，一，，一，一一，一一一—V的面積，用d表示分子的直徑，如圖2所示，則：d=s.圖1圖2三、實(shí)驗(yàn)器材盛水淺盤、滴管（或注射器）、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩筆.四、實(shí)驗(yàn)步驟用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實(shí)驗(yàn)帶來誤差.配制油酸酒精溶液，取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到液面達(dá)到500mL刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，這樣就得到了500mL含1mL純油酸的油酸酒精溶液.用注射器或滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積*時的滴數(shù)n.根據(jù)站0=￥算出每滴油酸酒精溶液的體積V0.向淺盤里倒入約2cm深的水，并將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上.用注射器或滴管將一滴油酸酒精溶液滴在水面上.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板（或有機(jī)玻璃板）放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S（求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個）.根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V，并代入公式d=V算出油酸薄膜的厚度d.S重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟多測幾次油酸薄膜厚度，并求平均值，即為油酸分子的大小.

五、數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)次數(shù)量筒內(nèi)增加1mL溶液時的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積S12實(shí)驗(yàn)次數(shù)一滴純油酸的體積V分子的大小(m)平均值12六、注意事項(xiàng)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果.待測油膜面擴(kuò)散后又收縮，要在油膜面穩(wěn)定后再畫輪廓.擴(kuò)散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮.當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時，將水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去再用清水沖洗，這樣做可保持盤的清潔.從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴(kuò)散至均勻，這樣做，比將粉撒在水面上的效果好.因?yàn)椋阂唬臃酆笏谋砻鎻埩ο禂?shù)變小，水將粉粒拉開；二，粉粒之間相互排斥.記憶口訣酒精油酸配溶液，五六十滴體積測.靜水盆中撒痱粉，一滴溶液水面淋.玻璃板上畫邊緣，數(shù)出格子面積算.多半算一少半舍，相除直徑容易得.向體積V油=1mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總二500mL;用注射器吸?、僦杏退峋凭芤海阉坏我坏蔚氐稳胄×客仓?，當(dāng)?shù)稳雗=100滴時，測得其體積恰好是V0=1mL；先往邊長為30cm~40cm的淺盤里倒入2cm深的水，然后將均勻地撒在水面上；用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個數(shù)N,小方格的邊長l=20mm.向體積V油=1mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總=500mL;用注射器吸?、僦信渲坪玫木凭退崛芤?，把它一滴