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利用油膜法估测油酸分子大小的实验研究 油膜法测定油酸的分子大小是新高中物理教材的增加内容，但实验中存在一些缺陷，使人们怀疑实验的可靠性。在提出这些问题的基础上，我们选择了一种新的设计方案，并根据硬脂酸（c17h35cooh）的分子大小进行评估。 1 面积互补法. (1) 实验最大的缺点是:利用痱子粉 (或石膏粉) 撒在水面上来显现油膜形成的边界, 进而计算油膜的面积.因为在盛水浅盘不大的情况下, 这些痱子粉给油酸的扩散造成很大的阻力, 并且该阻力随痱子粉所在面积 (如图1阴影部分) 的缩小而增大.正是这个原因, 大家会发现, 实验中滴一滴油酸所形成的油膜面积, 与不小心滴了多滴油酸形成面积差别不大, 实际上, 由于痱子粉的阻力, 后者已经不能形成单分子油膜了. (2) 利用放在浅盘上的有机玻璃板描绘油膜的形状, 然后利用面积互补法计算油膜面积, 这一过程也给实验准确性造成很大影响.原因是:水面与玻璃有一定的距离, 在通过玻璃板观察油膜形状时会产生视觉上的误差;另外, 在不足一格的格子不多的情况下, 利用不足半格和超过半格的互补来计算其面积也是非常粗略的. (3) 从另一角度看, 实验中配制的油酸酒精溶液的体积比约为1/500, 用3～5mL的注射器获取液滴, 则1mL的溶液可得250滴, 实验所用浅盘的面积约为500cm2.如果利用以上数据, 则无论测得的油膜面积S (S当然小于浅盘总面积) 为多大, 计算所得分子大小数量级几乎均为10-10m, 这就令人迷惑了, 当然 (1) 、 (2) 中提到的缺点也就看不出来了. 针对以上不足, 笔者对该实验提出新的设计方案, 方案中将不使用额外的媒介 (如痱子粉) 、也不利用玻璃板等间接手段来测量单分子油膜面积. 2 油膜法估算了硬脂酸分子大小的设计 2.1 圆形玻璃浚器液基玻璃 胶头滴管 (要求尖嘴较细, 每毫升溶液可获得50～100滴的液滴) ;量筒 (10mL) .圆形玻璃水槽 (直径约25cm) ;刻度尺 (量程大于25cm) ;硬脂酸 (C17H35COOH) 苯溶液 (用分析天平配制成0.200g/1000mL的溶液, 折合成体积比为1/5000) . 2.2 单分子膜的形成 (1) 配制硬脂酸 (C17H35COOH) 苯溶液, 并利用量筒测定从胶头滴管滴出的每滴硬脂酸苯溶液中含纯硬脂酸体积V. (该步骤可由教师在实验前完成, 并将溶液放进试管中用橡皮塞封紧发给学生) (2) 测定水槽中水的表面积.用刻度尺从三个不同方位准确量出水槽的内径, 取平均值. (3) 单分子膜的形成.用胶头滴管 (如滴管外有溶液, 用滤纸擦去) 在距水面约5cm处, 垂直往水面上滴一滴 (如图2) , 待苯全部挥发, 硬脂酸全部扩散至看不到油珠时, 再滴第二滴.如此逐滴滴下, 直到滴下一滴后, 硬脂酸溶液不再扩散, 而呈透镜状为止, 这表明, 这滴溶液没有参与单分子膜的形成, 即单分子膜已经形成完毕, 其面积即水槽的面积S.同时计算形成单分子膜所需硬脂酸溶液的滴数时, 应该是滴液总数n减去最后一滴, 即参与形成单分子膜的滴数为n-1. 2.3 硬脂酸的分子大小计算公式为 d=V(n?1)S.d=V(n-1)S. 3 硬脂酸分子的测定 1mL硬脂酸溶液用滴管获得90滴, 则每滴溶液含纯硬脂酸体积为V=15000×190V=15000×190mL.实验后得到表1数据: 硬脂酸分子的理论计算值约为11.2×10-10m, 以上实验结果的数量级与之相当吻合.