第3讲 实验：用油膜法测分子的大小
一、实验目的
1．估测油酸分子的大小。
2．学习间接测量微观量的原理和方法。
二、实验原理
利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。
三、实验器材
盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
四、实验步骤
1．用滴管(或注射器)将油酸酒精溶液滴入量筒，数出每毫升油酸酒精溶液的滴数，算出每滴液滴体积的平均值。
2．把洗干净的浅盘水平放置，倒入约2 cm深的水。用纱网(或粉扑)将适量的痱子粉(或石膏粉)轻轻撒在水面上。
3．用滴管(滴管距离水面约1 cm)将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油酸膜的形状。
4．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形小方格的个数(不足半格的舍去，多于半格的算一个格)，估测出油膜的面积，估算油酸分子的直径。
5．清洗浅盘，擦去玻璃板上的油膜轮廓线，重复做2次至3次实验。
五、数据处理
根据上面记录的数据，完成以下两个表格内容。
表一
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实验
次数
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量筒内增加1 mL
溶液时的滴数
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轮廓内的
小格子数
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轮廓
面积S
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1
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2
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表二
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实验
次数
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一滴纯油酸
的体积V
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分子的
大小(m)
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平均值
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1
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2
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六、注意事项
1．实验前，必须将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，否则会增大实验误差。
2．痱子粉和油酸的用量都不能太大，否则不易成功。
3．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜，不宜长时间放置。
4．浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
5．油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩的原因有两个：一是水面受液滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后，油膜回缩。
6．滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否则油膜难于形成。
7．因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界。注意要从盘的中央加痱子粉。由于加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开，同时粉粒之间又存在着排斥作用，粉会自动扩散至均匀。这样做，比将粉撒在水面上的实验效果要好；撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。
8．当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸。为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁。
9．本实验只要求估算分子的大小，实验结果数量级符合要求即可。
七、误差分析
1．油酸酒精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，注意正确的观察方法。
4．油膜形状的画线误差。
