1.原理:把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,使油酸在水面上形成单分子油膜,如果把油酸分子简化成球形,则油膜的厚度即为油酸分子的直径,如图所示。
2.计算:如果测出油酸的体积为V,单分子油膜的面积为S,则油酸分子的直径d=
。
3.分子大小:除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为10-10 m。
4.油膜法测分子直径
(1)实验步骤
①在浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀撒在水面上。
②用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液,记下滴入的滴数n,算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。
③将一滴油酸溶液滴在浅盘的液面上。
④待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃放在浅盘上,用水彩笔(或钢笔)画出油酸薄膜的形状。
⑤将玻璃放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S;或者玻璃板上有直径为1 cm的方格,则也可通过数方格数,算出油酸薄膜的面积S。
⑥根据已配好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。
⑦计算油酸薄膜的厚度d= ,即为油酸分子直径的大小
(2)注意事项
①实验前,必须把所有的实验用具擦洗干净,实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用,不能混用,否则会增大误差,影响实验结果。
②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:一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复;二是酒精挥发后液面收缩。
③本实验只要求估算分子大小,实验结果的数量级符合要求即可。
④痱子粉不宜撒得过厚,油酸酒精溶液的浓度以小于 为宜。
⑤向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成。
5.数据处理
计算方法:
(1)一滴油酸溶液的平均体积
=
(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积
V= ×油酸溶液的体积比。(体积比= )
(3)油膜的面积S=n×1 cm2。(n为有效格数,小方格的边长为1 cm)
(4)分子直径d= 。(代入数据时注意单位的统一)
6.几点说明
(1)酒精油酸溶液配制后长时间放置,溶液的浓度容易改变,会给实验带来较大误差。
(2)利用小格子数计算轮廓面积时,轮廓的不规则性容易带来计算误差。为减小误差,不足半个格子的舍去,多于半个格子的算一个。方格边长的单位越小,计算出的面积越精确。
(3)测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时,体积观测不准确会带来很大误差,注意正确的读取体积的方法,应选用内径小的量筒。
(4)油膜形状的画线不准会带来误差。
(2020·陕西西安市·长安一中高三月考)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,
(1)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是________;
A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B.对油酸溶液起到稀释作用
C.有助于测量一滴油酸的体积
D.有助于油酸的颜色更透明便于识别
(2)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.20m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干,已知分子直径数量级为10-10m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________‰(保留两位有效数字)。
【答案】B 1.0
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