След.: Задание 2. Выше: 3.  Выполнение работы Пред.: 3.  Выполнение работы

Задание 1.

Определение площади поперечного сечения и эффективного диаметра молекул.

Если капля раствора олеиновой кислоты в легколетучей жидкости падает на поверхность воды, то растворитель быстро испаряется, а олеиновая кислота, растекаясь, образует на поверхности воды мономолекулярную пленку. На поверхности воды, посыпанной предварительно тонким слоем пробковых опилок, талька или ликоподия, образуется ясно видное, свободное от порошка круглое пятно. Это дает возможность по диаметру круга $D$ приближенно рассчитать площадь молекулы олеиновой кислоты.

Если в капле содержится $n$ молекул с поперечным сечением $S_{{}_M}$, то

$$S=S_{{}_M}\cdot n ,$$

где $S$ -- площадь полученного круга.

Отсюда площадь сечения молекулы $S_{{}_M}$ равна:

$${S\over n}={\pi D^2\over4n} ,$$

где $D$ -- диаметр полученного круга.

Число молекул в капле можно найти, если известны масса одной капли и молекулярный вес олеиновой кислоты $\mu$:

$$n ={m\over\mu}N_{{}_A} ,$$

где $N_{{}_A}$ -- число Авогадро.

Подставляя значение $n$ в предыдущую формулу, получим:

$$\fbox{$S_{{}_M}={\pi D^2\mu\over4mN_{{}_A}}$ .}$$ (1)

Для выполнения задания необходимо наполнить кювету водой и посыпать успокоившуюся её поверхность пробковыми опилками, ликоподием или тальком. Затем наполнить пипетку небольшим количеством раствора и капнуть одну каплю с высоты $2-3$мм в середину кюветы. Когда капля перестанет растекаться, линейкой измерить и записать значения двух взаимно перпендикулярных диаметров образовавшегося круга $D_1$ и $D_2$.

Определить взвешиванием на аналитических весах массу сосуда (бокса), вначале пустого, а затем заполненного двадцатью каплями раствора олеиновой кислоты. Взвешивание произвести с точностью до $0,1$мГ. Найти массу капли раствора $m_p$. В ней будет содержаться масса олеиновой кислоты:

$$m={0,3\%\over100\%}m_p=3\cdot10^{-3}m_p .$$

Результаты измерений свести в таблицу и рассчитать по ним сечение молекулы. Для расчета молекулярного веса $\mu$ следует использовать химическую формулу олеиновой кислоты: $\mathrm{C_{17}H_{33}COOH}$. Плотность ее равна $0,89 \text{\it г/см}^3$.

В этой работе используется оценочный метод, поэтому многократные измерения нецелесообразны!!

По среднему диаметру $D$

$$D={D_1+D_2\over2}$$

рассчитать $S_{{}_M}$ по формуле (1).

После этого следует вычислить эффективный диаметр $\sigma$ молекулы, считая, что

$$\sigma^2=S_{{}_M}\qquad\text{и}\qquad \sigma=\sqrt{S_{{}_M}}.$$

Проверьте, как согласуется результат с выводами теории.

След.: Задание 2. Выше: 3.  Выполнение работы Пред.: 3.  Выполнение работы