
分子十分微小。以水為例,一個(gè)直徑為10-3 mm 左右的水珠,它的大小與細(xì)菌差不多,用肉眼無法觀察,就是在這樣小的水珠里,分子的個(gè)數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍!
思考:通過什么途徑可以知道分子的大小呢?
問題1:曹沖怎么稱象?
問題2:怎樣估測綠豆的直徑?
方法一:將綠豆排成一行,測出總長,數(shù)出個(gè)數(shù)。
方法二:測出總體積,數(shù)出個(gè)數(shù)。
方法三:量出單層鋪開的面積,測出總體積。
問題3:怎么估算鞋底的大?。?br/> 為了估測油酸分子的大小,我們把1滴油酸滴在水面上,水面上會(huì)形成一層油膜。 盡管油酸分子有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和形狀,分子間也存在著間隙,但在估測其大小時(shí),可以把它簡化為球形處理,并認(rèn)為它們緊密排布。測出油膜的厚度d,它就相當(dāng)于分子的直徑。
為了使油酸充分展開,獲得一塊單分子油膜,我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面,溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā),從而獲得純油酸形成的油膜。
1.配制油酸溶液: 用2ml注射器抽取1.5ml油酸,將其中1.0ml油酸注入500ml的量筒中,加入無水酒精至500ml刻度線,充分?jǐn)噭蚝蟮玫襟w積比為1:500的油酸酒精溶液。
3.向淺盤里倒入約2cm深的水,并將痱子粉(或石膏粉)均勻地撒在水面上。
4.用注射器或滴管將酒精油酸溶液滴在水面上一滴。
5.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板(或有機(jī)玻璃板)放在淺盤上,并將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。
6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位,計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù),不足半個(gè)的舍去,多于半個(gè)的算一個(gè))。
1.形成的油膜不是單分子油膜 讓油膜盡可能散開,等收縮到穩(wěn)定狀態(tài)再進(jìn)行測量。要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜等。 2.純油酸體積的計(jì)算誤差 要用累積法測油滴的體積。先測出1mL的酒精油酸溶液的滴數(shù),從而計(jì)算出一滴酒精油酸溶液的體積。再由油酸的濃度算出油酸的體積。 3.油膜的面積S測算產(chǎn)生的誤差 (1)油膜形狀畫線誤差:用淺盤使玻璃盡量靠近液面,畫線盡量和油膜邊緣對應(yīng)。 (2)數(shù)格子法,帶來的誤差 用坐標(biāo)紙,測出形狀不規(guī)則油膜的面積。數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù),計(jì)算方格數(shù)時(shí),不足半格的舍去,多于半格的算一個(gè),方格邊長的單位越小,用這種方法求出的面積越精確。
1.測1滴酒精油酸溶液的體積時(shí),滴入量筒中的酒精油酸溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù),應(yīng)多滴幾毫升,數(shù)出對應(yīng)的滴數(shù),這樣求平均值誤差較小。 2.淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀,畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。 3.痱子粉不要撒得太多,只要能夠幫助看清油膜邊界即可。 4.在水面撒痱子粉后,不要再觸動(dòng)盤中的水。 5.滴入油酸溶液時(shí),一定要細(xì)心,不要一下滴得太多,使油膜的面積過大。 6.待測油酸面擴(kuò)散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因:第一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù);第二是酒精揮發(fā)后液面收縮。 7.利用坐標(biāo)紙求油膜面積時(shí),以邊長1cm的正方形為單位,計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù),不足半格的舍去,多于半格的算一個(gè)。
思考:在用油膜法測定分子的直徑時(shí),實(shí)際上做了理想化處理,請問:有哪些地方做了理想化處理?
1.把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層。
3.油分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列。
數(shù)量級(jí): 一些數(shù)據(jù)太大或很小,為了書寫方便,習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成10的乘方數(shù),如 3×10-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí),1×10-10m和 9×10-10m,數(shù)量級(jí)都是10-10m。 一般分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m(除少數(shù)有機(jī)物大分子以外)。
1.“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,有下列實(shí)驗(yàn)步驟:①往邊長約為40 cm的淺盤里倒入約2cm深的水,待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上,待薄膜形狀穩(wěn)定。③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上,計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù),由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。⑤將玻璃板放在淺盤上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。完成下列填空:(1)上述步驟中,正確的順序是________________(填寫步驟前面的數(shù)字)。(2)將1cm3的油酸溶于酒精,制成300cm3的油酸酒精溶液,測得1cm3的油酸酒精溶液有50滴?,F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上,測得所形成的油膜的面積是0.13m2。由此估算出油酸分子的直徑為____________m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。
2.下面哪些措施可以減小“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)的誤差( )A.裝在淺盤中的水用蒸餾水B.向水中滴油酸酒精溶液液滴時(shí),只要注射器針尖離水面近一些就可以,沒有其他要求C.在描繪油膜形狀時(shí),透明蓋板要離水面近些D.在油膜穩(wěn)定后再描繪油膜的形狀
3.在“用油膜法估測分子大小”實(shí)驗(yàn)中所用的油酸酒精溶液的濃度為1000mL溶液中有純油酸0.6mL,用注射器測得1mL上述溶液為80滴,把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi),讓油膜在水面上盡可能散開,測得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示,圖中每一小方格的邊長為1cm,試求:(1)油酸薄膜的面積是________cm2;(2)實(shí)驗(yàn)測出油酸分子的直徑是______________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);(3)實(shí)驗(yàn)中為什么要讓油膜盡可能散開?
這樣做的目的是讓油膜在水面上形成單分子油膜。
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