1 определение размеров молекул

Лабораторная работа № 1
Оценка размеров молекул машинного масла
Оборудование: бутылочка с машинным маслом (или 15%-ный раствор олеиновой кислоты в
спирте), пипетка; кювета, линейка миллиметровая; весы с разновесами, небольшой стакан; тальк; сосуд с
дистиллированной водой.
Задание: Определите размер молекул машинного масла (олеиновой кислоты), воспользовавшись
свойством жирных кислот образовывать на поверхности воды мономолекулярные пленки.
Метод выполнения работы: Наиболее простой метод оценки размеров молекул основан на
свойстве некоторых веществ образовывать на поверхности воды тончайшие пленки толщиной в одну
молекулу. Измерив толщину такой пленки, можно принять ее равной диаметру молекулы.
Если на поверхность воды капнуть немного раствора олеиновой кислоты в спирте, спирт
растворяется в воде и частично испаряется, а олеиновая кислота образует на поверхности воды
мономолекулярную пленку. Для наблюдения пленки и измерения ее
площади поверхность воды предварительно посыпают ликоподием или
тальком. Олеиновая кислота уменьшает поверхностное натяжение воды,
поэтому плавающие частицы вещества перемещаются от места падения
капли к краям пленки, что приводит к появлению «окнa» (рис. 1).
Измерив массу капли раствора М1, площадь поверхности «окна»
S и зная концентрацию олеиновой кислоты n = 0,15% и ее плотность  =
895 кг/м3, можно определить размер молекул.
рис. 1
Порядок выполнения работы
1. Определите методом взвешивания с помощью стакана и разновеса массу 30-50 капель
раствора олеиновой кислоты и найдите массу М1 одной капли раствора. Тогда масса m олеиновой
кислоты в капле при концентрации п (концентрация выражена в процентах по массе) равна:
n
m
M1 .
100
2. Насыпьте на поверхность воды тальк и капните в центр кюветы с высоты 1  2 мм одну каплю
раствора. Измерьте линейкой диаметр «окна» в двух взаимно перпендикулярных направлениях и
определите средний диаметр D «окна».
3. Определите длину l молекулы олеиновой кислоты, считая её равной толщине
V
мономолекулярного слоя, l  ,
S
D 2
где V – объем мономолекулярного слоя (объем капли), S 
- площадь его поверхности.
4
m
4m0
Поскольку V  , где  - плотность олеиновой кислоты, то l 
.
D 2

Плотность  олеиновой кислоты примите равной 895 кг/м3  1 кг/м3.
4. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу.
Отчетная таблица
М1, кг
m, кг
D, м
l, м
5. Оцените поперечное сечение и диаметр молекулы олеиновой кислоты. Площадь Sм
поперечного сечения молекулы можно найти формуле
S
Sì  ,
N
где N –число молекул олеиновой кислоты в капле раствора.
Число молекул олеиновой кислоты в капле раствора
m
N
NA .
M
Молярную массу определите, используя химическую формулу молекулы олеиновой кислоты
С18Н34О2.
Если принять сечение молекулы за круг, то диаметр поперечного сечения можно оценить по
формуле
4S ì
SM
.
d
2

mN A
6. Запишите ответ, сделайте вывод и ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
- Сравните порядок размеров молекул олеиновой кислоты (машинного масла) и молекул газа.
Объясните отличие.
- Каково назначение талька в работе?
- Каковы источники ошибок в этом методе определения размеров молекул?
- Почему в опыте используется спиртовой раствор олеиновой кислоты, а не чистая кислота?