1、實驗13用油膜法估測分子的大小,-2-,一、實驗目的 1.估測油酸分子的大小。 2.學會間接測量微觀量的原理和方法。 二、實驗原理 1.利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,如圖所示。 2.將油酸分子看作球形,測出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積。 3.用d= 計算出油膜的厚度(V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,S為油膜面積),這個厚度就近似等于油酸分子的直徑。,-3-,三、實驗器材 盛水淺盤、注射器(或滴管)、坐標紙、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。,-4-,四、實驗步驟 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、 2.往淺盤中倒入約2 cm深的水,然后將痱子粉(或石膏粉)均勻地撒在水面上。 3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液,使這些溶液體積恰好為1 mL,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的體積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開,形成單分子油膜。 5.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。,-5-,6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上,算出油酸薄膜的面積。求面積時,以坐標紙上邊長為1 cm的正方形為單位,數(shù)出輪廓內正方形的個數(shù),不足半個的舍去,多于半個的算一個。 7.根據(jù)一滴油酸的體

3、積V和其形成的薄膜的面積S,算出油酸薄膜的厚度d= ,即為油酸分子的大小。比較算出的分子大小,看其數(shù)量級是否為10-10 m。 五、誤差分析 1.純油酸體積的計算引起誤差。 2.油膜面積的測量引起的誤差主要有兩個方面: (1)油膜形狀的畫線誤差; (2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法,自然會帶來誤差。,-6-,六、注意事項 1.實驗前,必須將所有的實驗用具擦洗干凈,實驗時,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用,否則會增大實驗誤差。 2.油酸酒精溶液中油酸與酒精的體積比以1200為宜。 3.淺盤里的水面離盤口面的距離應較小,并要水平放置,以便準確地畫出油酸薄膜的形狀,畫線時視線應與板面垂直。

4、 4.油酸在水面上形成的薄膜先擴散后收縮,要在薄膜形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。薄膜擴散后又收縮的原因有兩個:一是水面受油酸滴沖擊凹陷后又恢復;二是酒精揮發(fā)后,薄膜回縮。 5.滴油酸溶液的滴口應在離水面1 cm之內,否則油酸薄膜難以形成。實驗前要注意訓練好滴法。,-7-,該實驗中,我們?yōu)槭裁纯梢杂胐= 來計算油酸分子的直徑? 提示：該實驗中油酸分子呈球形分布在水面上,且一個挨一個,從而可以由體積與面積相除求出油膜的厚度,油膜的厚度也就是分子的直徑。,-8-,考點一,考點二,實驗原理與操作,例1利用油膜法估測油酸分子的大小,實驗器材有:濃度為0.05%(體積分數(shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的量

5、筒、盛有適量清水的規(guī)格為30 cm40 cm的淺盤、痱子粉、膠頭滴管、有機玻璃板、彩筆、坐標紙。 (1)下面是實驗步驟,請?zhí)顚懰钡牟襟EC。 A.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下滴入1 mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N; B.將痱子粉均勻地撒在淺盤內的水面上,用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液,從靠近水面處向淺盤中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液,直到油酸薄膜有足夠大的面積且不與器壁接觸為止,記下滴入的滴數(shù)n; C.;,-9-,考點一,考點二,D.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上,以坐標紙上邊長為1 cm的正方形為單位,計算輪廓內正方形的個數(shù),算出油酸薄膜的面

6、積S(單位:cm2)。 (2)用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小為 (單位:cm)。,解析：(1)待薄膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。,-10-,考點一,考點二,方法歸納用油膜法估測分子大小的思路 (1)理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直徑。 (2)明確溶質和溶劑的關系,正確求出純油酸體積V。 (3)準確“數(shù)”出油膜的面積S。 (4)利用d= 求得分子直徑。,-11-,考點一,考點二,數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例2油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL,現(xiàn)用滴管向量筒內滴加50滴上述溶液,量筒

7、中的溶液體積增加了1 mL,若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中,由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示。每一小方格的邊長為25 mm。,-12-,考點一,考點二,(1)這種估測方法是將每個油酸分子視為模型,讓油酸盡可能地在水面上散開,則形成的油膜可視為油膜,這層油膜的厚度可視為油酸分子的。圖中油酸膜的面積為 m2;每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是 m3;根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是m。(結果保留兩位有效數(shù)字) (2)某同學在實驗過程中,在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,實驗時觀察到,油膜的面積會先擴張后又收縮了一些,這

8、是為什么呢? 請寫出你分析的原因:。,答案,解析,-13-,考點一,考點二,特別提醒進行數(shù)據(jù)處理防止出現(xiàn)以下4個方面的錯誤 (1)將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算。 (2)計算油膜面積時,將不完整的方格作為完整方格處理。 (3)計算油酸膜面積時,只數(shù)了完整的方格數(shù)。 (4)計算分子直徑時沒有統(tǒng)一國際單位。,-14-,測量分子大小的方法有很多,如油膜法、顯微法。 (1)在用油膜法估測分子大小的實驗中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入標注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面達到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜穩(wěn)定后,放在帶有正方形坐標格的玻璃板下觀察油膜,如圖甲所示。坐標格的正方形大小為2 cm2 cm。由圖可以估算出油膜的面積是cm2,由此估算出油酸分子