油膜法测定分子的直径人教版高中物理选修3-3课件
讲解人: 时间: .5.25
M E N T A L H E A L T H C O U N S E L I N G
第3节 油膜法测分子的直径
第七章 分子动理论
人教版高中物理选修3-3
1．知道本实验的原理及所需的器材,了解实验注意的事项．
2．会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积．3．会计算分子的大小,处理好实验数据．
4．领会本实验方法构思的特点,理解间接测量微观量的思想．
油酸分子的一端具有亲水性,另一端具有憎水性,当把酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸便在水面上散开,其中酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成有自由边界的一层纯油酸薄膜,形成单分子油膜．如果将油酸看作是球状模型,测出一定体积的油酸溶液在水面上形成的油膜面积,计算出油膜的厚度,这个厚度就等于分子的直径．
盛水的容器,滴管或注射器,一个量筒,按一定的比例(一般为1∶ 0)稀释了的油酸溶液,带有坐标方格的透明有机玻璃盖板(面积略大于容器的上表面积),少量痱子粉或石膏粉,彩笔.
四、实验步骤
1．用注射器或滴管将一定容积的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积的滴数,求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积V. 2．向容器中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀地撒在水面上．
3．小心地将一滴油酸溶液滴到水面上,让它在水面上自由地扩展为油酸膜．
4．轻轻地将有机玻璃盖板放到容器上,用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上．
5．利用坐标方格计算出油膜的面积S,再根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积求出油膜的厚度D＝V/S,即为所测分子和直径.
五、数据处理
1、计算分子直径时,注意加的不是纯油酸,而是酒精油酸溶液,在利用公式d＝
V/S计算时,式中的V不是溶液的体积．而应该进行换算,计算出1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积,方法是:设n滴酒精油酸溶液是1 mL,则每1滴的酒精油酸溶液的体积是1/nmL.
2、事先知道配制溶液的比例是1M,则1滴溶液中的纯油酸体积V＝1n·1MmL.式中的S是滴入水中后,纯油酸形成的油膜,其面积用数坐标纸上对应的格数来计算,以1 cm为边长的坐标纸上占了多少个格,其面积就是多少平方厘米,数格时,不足半个格的舍去,多于半格的算1个格．这样就可粗略地计算出油酸分子的直径．
六、误差分析
1．由于我们是采用间接测量的方式测量分子的直径,实验室中配制的酒精溶液的浓度、油酸在水面展开的程度、油酸面积的计算都直接影响测量的准确程度．
2．虽然分子直径的数量级应在10－10m.但中学阶段,对于本实验只要能测出油酸分子直径的数量级在10－9m上即可认为是成功的．
七、注意事项
1．痱子粉不要撒得太多,只要能够帮助看清油膜边界即可．
2．滴入油酸溶液时,一定要细心,不要一下滴得太多,使油膜的面积过大．
3．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:第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩．
4．利用坐标求油膜面积时,以边长1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数时,不足半格的舍去,多于半格的算一个．
5．当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出,在这侧面会残留油酸,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.
油膜法测分子大小的实验步骤
1.在“用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40 cm的浅盘里倒入约2 cm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．
【典例应用类型一】
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1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．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0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________m(结果保留1位有效数字)
【典例应用类型一】
【典例应用类型二】油膜法测分子的大小的注意事项
2、(多选)下面哪些措施可以减小“用油膜法估测分子的大小”的实验的误差( )
A．装在浅盘中的水用蒸馏水
B．向水中滴油酸酒精溶液液滴时,只要注射器针尖离水面近一些就可以,没有其他要求
C．在描绘油膜形状时,透明盖板要离水面近些
D．在油膜稳定后再描绘油膜的形状
【典例应用类型二】油膜法测分子的大小的注意事项
【解析】:蒸馏水中不含杂质,不对实验产生影响,因此A选项正确．在向水中滴油酸溶液液滴时,注射器针尖要尽量靠近水面,避免对水面产生太大的冲击．如果液滴下落高度太大,对水面冲击太大,会形成爆炸式的、含有大锯齿形的油膜面,给测量造成困难．同时,滴液滴时还要求滴在膜的中央,因此B选项错误．在描绘油膜形状时,盖板离水面近些便于描绘,C选项正确．同时还要注意:①眼睛应在油膜的正上方,并使视线与油膜垂直；②在描绘过程中要避免引起水面振动．在油酸溶液滴入水中后,会发现油膜面积先增大、后减小的现象,这是因为油膜中的无水乙醇的溶解和蒸发需要时间,一般在大油膜形成后1～2 s的时间,
就可以收缩成稳定的、面积较小的油膜,应在此时测量,D选项正确．答案A、C、D.
【答案】:ACD
【类型应用三】油膜法测分子的大小的数据处理
3、在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中每一小方格的边长为1 cm,试求:
【类型应用三】油膜法测分子的大小的数据处理
(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？
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【解析】:(1)舍去不足半格的,多于半格的算一格,数一下共有114(113～115)个；一个小方格的面积S0＝L2＝1 cm2,
所以面积S＝114×1 cm2＝114 cm2.
【类型应用三】油膜法测分子的大小的数据处理
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感谢各位的聆听第七章 分子动理论
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