3-3.3 实验十二：用油膜法估测分子的大小

学案3 实验十二：用油膜法估测分子的大小

课 前 热 身

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

实验采用使油酸在水面形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。油酸对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图

3.3-3-1所示形状的一层纯油酸单分子油膜。

如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子直径的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S

表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，如图3.3-3-2所示，则d＝V/S

三、实验器材

盛水浅盘、注射器（或胶头滴管）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔等。

四、实验操作 1.实验步骤

３

（1）配制油酸酒精溶液。取１mL（１cｍ）的油酸溶于酒精中，制成２００mL的油酸酒精溶液。

（2）往边长约为３０ｃｍ~４０ｃｍ的浅盘中倒入约２cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉薄而均匀地撒在水面上。

（3）用滴管（或注射器）向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为１ｍＬ，算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积Ｖ０＝１/ｎｍＬ。

（4）用滴管（或注射器）向水面上滴入1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

1

玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。

（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１ｃｍ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）根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积Ｖ；据一滴油酸的体积Ｖ和油膜的面积Ｓ，算出油酸薄膜的厚度d＝Ｖ/Ｓ，即为油酸分子直径的大小。比较算出的分子直径大小，看

－１０

其数量级（ｍ为单位）是否为１０m，若不是１０-10ｍ须重做实验。

2.数据处理

五、注意事项

1.为了防止油酸滴落时外溅，且容易形成较理想的油膜边界，滴油酸酒精溶液时针头离水面高度为1cm较为适当。当针头靠近水面时（油滴未滴下），会发现针头下方的粉层已经被排开，这是由于针头中的酒精挥发所致，不影响实验效果。

2.画轮廓时要等待油酸面扩散后又收缩稳定时才可进行。油酸扩散后又收缩有两个原因：一是由于水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发时液面收缩。

3.因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界。注意要从浅盘的中央加痱子粉。由于加痱子粉后水的表面张力系数变小，水将粉拉开，同时粉粒之间又存在着排斥作用，痱子粉会自动扩散至均匀。

4.当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出时，在这侧边缘会残留油酸，为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁。

5.本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。

六、误差分析

1.纯油酸体积的计算误差。 2.油膜面积的测量误差。 （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。

典 例 剖 析

［例题］在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，

所用油酸酒精溶液的浓度

４

为每１０mＬ溶液中含有纯油酸６mＬ，用注射器测得１mＬ上述溶液为７５滴，把１滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上

描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图3.3-3-3所示，坐标纸中正方形方格的边长为１cm，试求：

２

（１）油酸膜的面积是 cm；

（２）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积

是 mL；

（３）按以上实验数据估测出油酸分子的直径

是 m［（２），（３）两问答案保留一位有效数字］。 【解析】（１）由题图可知，油酸薄膜轮廓内的正方形个数为１１０个，则油酸薄膜的面

２

积是Ｓ＝１１０×１×１cm＝１１０cm2

（２）１mL溶液中含有纯油酸的体积为６４

/１０mL，则１滴该溶液中含有纯油酸的体积为

Ｖ＝(１/７５)×(６/１０４)mＬ＝８×１０－

６

mＬ

－３－３

（３）d=V/S=8×10-6×１０×１０/(１１

－４－１０

０×１０)m≈７×１０m。

－６

【答案】（１）１１０ （２）８×１０

－１０

1mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是，所以一滴溶液中油酸体积为V油酸＝3。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＝1.2×10-10m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求。

即 时 巩 固

1.“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是（ ）

A.将油酸形成的膜看成单分子油膜 B.不考虑各油酸分子间的间隙 C.考虑各油酸分子间的间隙 D.把油酸分子看成球形

2.某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于（ ） A.油酸未完全散开

B.油酸溶液浓度低于实际值

C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D.求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴

3.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴1滴在水面上，待薄膜形状稳定。

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算

出油酸分子直径的大小。

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 完成下列填空：

（1）上述步骤中，正确的顺序是 。（填写

步骤前面的数字）

（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴，

2

对 应 训 练

在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知

配制油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比1:500，

现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2，由此估算出油酸分子的直径为 m。（结果保留一位有效数字） 4.在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， （1）某同学操作步骤如下：

①取一定的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液;

②在量筒中滴入1滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定的水，再滴入1滴油酸酒精溶液，待其散开稳定。

④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： 。 （2）若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL,其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 m。 5.油酸酒精溶液的浓度为每1 0 …… 此处隐藏：2636字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……