測量分子的大小
一、實驗器材
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序號
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器材名稱
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備注
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1
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已稀釋的油酸若干毫升
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體積比為1∶200
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2
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淺盤1只
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30 cm×40 cm
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3
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注射器(或滴管)1支
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4
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帶方格的透明塑料蓋板1塊
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5
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量筒1個
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6
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彩色水筆1支
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7
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痱子粉(或石膏粉)
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帶紗網(wǎng)或粉撲
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二、實驗原理
通過測量某些宏觀量的數(shù)值來估算分子的大小,油膜法是粗測分子大小的一種方法,一般選油酸(密度小于水,浮在水面),油酸分子式C17H33COOH,它的構(gòu)成中羧基—COOH,對水具有很強的親和力,另一部分C17H33—對水沒有親和力而浮在水面,因此油酸分子會一個個地直立在水面上形成單分子油膜,如圖甲所示。將油酸分子視為緊密排列的小球,若測出一定體積的油酸體積及在水面上形成的單分子油膜面積,即可用d=估算出油酸分子的直徑大小,如圖乙所示。
甲
乙
三、實驗步驟
(1)用注射器或滴管將老師先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)增加一定體積(例如1 mL)時的滴數(shù),如圖所示。
(2)如圖所示,在水平放置的淺盤倒入約2 cm深的水,用紗網(wǎng)(或粉撲)將適量痱子粉輕輕撒在水面上。
(3)如圖所示,用滴管將一滴油酸酒精溶液輕輕滴入水面中央,待油膜形狀穩(wěn)定后,在淺盤上蓋上塑料蓋板,用彩筆描出油膜的邊緣輪廓。
四、數(shù)據(jù)處理
(1)將畫有油酸薄膜輪廓的塑料蓋板放在坐標(biāo)紙上,如圖所示,算出油酸薄膜的面積S。
(2)由步驟1中的數(shù)據(jù)計算出每滴油酸酒精溶液體積的平均值,再由酒精油酸溶液的濃度,算出一滴溶液中純油酸的體積V,根據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄膜的厚度d=,即油酸分子的大小。
五、注意事項
(1)油酸酒精溶液配制后不要長時間放置,以免改變濃度產(chǎn)生實驗誤差。
(2)實驗前應(yīng)練習(xí)好滴法。
(3)待測油酸擴散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓,擴散后又收縮有兩個原因:第一是水面受到油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù);第二是酒精揮發(fā)后液面收縮。
(4)當(dāng)重做實驗時,水從盤的一側(cè)邊緣倒出,在這側(cè)面上會殘留油酸,可用少量酒精清洗,并用脫棉擦干,再用清水沖洗,這樣可保持盤的清潔。
(5)從盤的中央加痱子粉,使粉自動擴散至均勻,比在水面上撒粉效果好。
(6)求油膜面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位,計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù),不足半個的舍去,多于半個的算一個。
(7)本實驗只要求估算分子大小,實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即可。