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第一章 分子动理论
1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小
选择性必修3
分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！既然分子的直径这么小，我们用什么方法测量呢？
思考与讨论
怎么测量一个泡沫颗粒的直径？
取一定量的泡沫，测出它的体积V，然后把它平摊在桌面上，上下不重叠，一个紧挨一个，量出这些泡沫小球占据桌面的面积S，从而计算出泡沫小球的直径。
由于颗粒之间存在间隙，所以我们只是粗略得到泡沫颗粒的直径。
想一想
先测出油酸的体积V，然后将这些油酸滴到水面上，油酸散开形成单分子层，测出油层面积S。
若把分子看成球形，则油膜的厚度近似等于油分子的直径。
那么又如何测量油酸分子的直径？
构建模型
油酸的分子式为C17H33COOH，无色透明。根据油酸分子的特性，油酸分子中的一部分是羧基—COOH对水有较强的亲和力，而另一部分烃基C17H33—对水没有亲和力，要冒出水面。因此，油酸分子会一个个地直立在水面上形成单分子油膜。
那么油酸滴在水面上能形成单分子油膜吗？
一、实验思路
把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基C17H33-组成。
水
油酸分子
d
把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于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。
1.测量一滴溶液中纯油酸的体积V
①配制一定浓度的油酸酒精溶液。
可以向1mL油酸中加酒精，直至总量达到500mL。
③求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
二、物理量的测量
油酸酒精浓度=
1500(0.2%)
?
1滴油酸酒精的体积V ' =
1????????????
?
1滴油酸的体积V=油酸酒精的总体积总滴数 ×油酸酒精溶液浓度
?
②计算一滴油酸酒精溶液的体积V '。
用胶头滴管往量筒中滴入1mL配置好的油酸酒精溶液，记下滴入量筒的滴数N。
(1)在浅盘里盛上约2cm深的水，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；
(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜；
(3)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。
二、物理量的测量
2.测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S

撒粉目的：便于观察所形成的油膜的轮廓，但是要适量，否则会影响油膜的扩散
(4)互补法求面积: 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
互补法
假设每个格子边长是a，如果数得n个格子：
s=na2
二、物理量的测量
2.测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S

根据实验记录数据，填在下面表格中
三、数据分析
实验结论：
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。
四、实验步骤:
1.配制溶液（稀释）
2.精测一滴液体体积
3.水盘取水，撒痱子粉
4.滴一滴溶液形成单层表面薄膜
5.描油膜形状
6.数格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，计算油膜面积
7.求分子直径
四、实验步骤:
五、注意事项
①油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差；
②实验前应注意确保浅盘已清洗干净，否则难以形成油膜；
③浅盘中的水应保持静止状态，爽身粉应均匀撒在水面上，爽身粉不能撒的太厚（适量），否则会导致油酸分子无法形成单分子油膜；
④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待油酸薄膜稳定后再画油酸薄膜的形状；
⑥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。
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。
1.实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液？
如果直接用纯油酸，一方面，油酸分子间作用力较大，不容易被分散，不易形成单分子油膜。另一方面，一滴纯油酸在水面展开的面积比我们所用容器面积大得多。
稀释后,使得一滴溶液中油酸含量很少，有利于油酸在水面上形成单分子油膜且展开的面积小。
由于油酸溶于酒精，酒精也易溶于水，不会对实验造成影响。因此，我们往往使用酒精来稀释油酸。
想一想
2.在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，那么，有哪些地方做了理想化处理？
(1)把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层；
(2)把分子看成球形；
(3)油酸分子一个紧挨一个整齐排列。
水面上单分子油膜的示意图
油酸分子
想一想
例1.某同学在做“用油膜法估测油酸分子大小”实验时，发现测出的油酸分子直径偏大，可能的原因是（　　）
A
A．爽身粉洒得太厚
B．用注射器测量一滴溶液的体积时，将溶液的滴数数多了
C．所用油酸酒精溶液搁置时间太长
D．数油膜覆盖的方格数时，不足半个的未舍去
例2、在做“用油膜法测分子的大小”实验时，每104mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。一注射器测得75滴这样的溶液为1mL。把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。
1）1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
2）油酸膜的面积是多少？
3）按以上数据，估算油酸分子的大小。
2)由图可知，油酸大约占108个小格，则油酸面积为
S=108×10-4m2
3)油酸分子直径
1）一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V,则
解：

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