图1 实验仪器
实验方法的巧妙构思
实验采用油酸酒精溶液,是因为稀释的油酸酒精溶液在水面铺展开,能形成一层单分子油膜,把酒精油酸溶液滴在水中,酒精挥发,油酸则在水面散开,油酸中的亲水基团—COOH部分留在水中,而憎水基团则直立在水面,形成单分子层油膜,如图2示。实验中,计算出滴入水中的油酸的体积Vo和单分子层油膜的面积S,根据D=Vo/S就可以估算出油酸分子直径的大小。
图2 水面上单分子油膜示意图
1.2.1 实验前的准备:
(一)选择合适的粉剂
选择合适的粉剂是实验成功的基础。在选择粉剂时,我们应采用粉末较小、密度稍大的、而且撒在水中能明显看到一层像毛玻璃一样的粉膜的粉剂较为合适。这样的粉剂有一定韧性,有利于油膜形成圆形和稳定的图案。实验时老师们通常是采用痱子粉,因为痱子粉便宜且容易得到,除此之外也可以用石膏粉、塑料粉、炭粉、滑石粉等许多粉剂,可根据实际需要进行选择。痱子粉一般不纯,大都混有薄荷油等杂质,选用滑石粉较好。本实验我们就采用滑石粉来进行实验。
(二)配制油酸酒精溶液
配制合适浓度的油酸酒精的溶液是实验成功的关键。通过实验证明,油酸酒精溶液的浓度并不是一成不变的,它是由粉剂的特性决定的。不同的粉物质,不同的盘子,不同量程的注射器,需要制取不同浓度的油酸酒精溶液。制取不同浓度的溶液可用对比法,又可叫尝试法(试验法),即选用某种规格的粉物质、某种特定的盘子及注射器针头,配制不同浓度的油酸酒精溶液来进行试验,取其效果最佳时的溶液体积比。
例如实验中可以先配一定浓度比如1:100 的油酸酒精溶液,在实验过程中,依次增加溶液中酒精的剂量,当其中一次油膜图案的边缘比较圆滑、而且稳定性也比较好、圆图案直径约占半个盘子时,油酸酒精浓度最为适合。本实验中通过尝试法获得的最佳浓度比为1:500。
1.2.2 实验中的规范操作:
(一)洒粉方法的规范操作
洒粉的厚薄务必要均匀,厚薄要以刚刚看不清盘子底为宜,粉膜过厚、厚薄不均都会容易导致油膜边缘不圆滑或粉膜四分五裂,不成形;粉膜过薄,又会容易造成油膜漂忽不定,使之无法描图。洒粉要在盘子里的水静止的时候进行,还要防止有风吹到水面,使水面波动影响实验。洒粉时撒粉器最好距离水面2.5cm,连续轻拍撒粉器几下,一边拍一边观察盘子里的粉的状态,直到刚好看不清盘底时停止拍打,此时的粉膜厚度最为合适。本实验采用自制撒粉器,在矿泉水瓶瓶盖上打孔,把滑石粉在瓶内水分完全蒸发后倒入瓶中即可。此方法简单易行且经济实惠。撒粉动作一定要连贯,切记不能分几次完成此操作。最好一气呵成。如果感觉粉洒的过薄然后再补充的话,就会出现厚薄不均的现象。由于影响实验而不得不重新进行此操作。本实验严格按照上述规范操作进行