导图社区 普通高中物理选择性必修三 第一章第2节 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
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普通高中物理选择性必修三 第一章第2节 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
内容来源|普通高中教科书 物理 选择性必修第三册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
分子十分微小,通过什么途径可以知道分子的大小呢?
实验思路
建立模型
尽管油酸分子有着复杂的结构和形状,分子间也存在着间隙,但在估测油酸分子大小时,可以把分子简化为球形处理,并认为它们紧密排布。
建立模型,进行合理的估算在物理学的学习和研究中是很有用的。
为了估测油酸分子的大小,把1滴油酸滴在水面上,水面上会形成一层油膜,油膜是由单层油酸分子中的烃基组成的。
为了使油酸充分展开,获得一块单分子油膜,需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中,这样的油酸酒精溶液滴在水面,溶液中的酒精将溶于不并很快挥发,从而获得纯油酸形成的油膜。
可以粗略地认为,油膜的厚度等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比。
测出油膜的厚度d,它就相当于分子的直径。
物理量的测量
测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
配制一定浓度的油酸酒精溶液。
用注射器吸取一段油酸酒精溶液,由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积,再把它一滴一滴地滴入烧杯中,记下液滴的总滴数。
用油酸酒精溶液的总体积除以总滴数,得到1滴油酸酒精溶液的体积,再计算其所含纯油酸的体积V。
测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
在浅盘里盛上水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉均匀地撒在水面上。
用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。
油酸在水面散开,形成一块油膜。油膜上没有爽身粉,可以清楚地看出它的轮廓。
待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状。
根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。
把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。
数据分析
用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜的厚度。
尽管所用的测定分子大小的方法不同,测出的结果也有差异,但数量级是一致的。
除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为10Ù-10m。
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