第2章 有關阿佛加德羅常數測定實驗的操作和改進(2)(1 / 2)

N=MSACV(d-1)式中:M——一摩爾硬脂酸的質量(2845克)S——結晶皿裏水的表麵積(厘米2)C——所配的硬脂酸苯溶液的濃度(克/10000毫升)V——每滴硬脂酸苯溶液的體積(毫升)d——實驗時所滴入的硬脂酸苯溶液的滴數A——每一個硬脂酸分子的截麵積(22×10-15厘米2,已知)本公式和教本上的公式略有不同,但實質仍一樣,具體推導也相似,本文從略。

如果實驗所用的硬脂酸溶液,結晶皿和滴管沒有更換,則上式可簡化為:

N=K1d-1式中:K=MSACVK是一個常數,可先算出。

實驗準備(1)配製1克/10000毫升的硬脂酸苯溶液。

用感量為02克的托盤天平稱取250克分析純的硬脂酸放在幹燥的燒杯中,用分析純的苯溶解(分幾次加入)。而後完全轉移到250毫升容量瓶中,用苯稀釋到刻度。再取該溶液250毫升放在另一個250毫升容量瓶中,用苯稀釋到刻度,便配製成了1克/10000毫升的硬脂酸苯溶液。

(2)測定每滴硬脂酸苯溶液的體積。

將配好的硬脂酸苯溶液注入10毫升的小量筒內,把滴管用硬脂酸苯溶液潤濕,然後吸取100毫升溶液,垂直逐滴滴入燒杯中,數出滴數D,則每滴溶液的體積V=1/D。重複一次,取其平均值。

(3)測定結晶皿的表麵積。

用直尺從兩個不同的方位量出結晶皿的內徑,讀數誤差不能大於1mm。取其平均值,算出其表麵積S。

(4)算出常數K。

演示單分子膜的形成,並算出常數N把盛有蒸餾水的結晶皿放在投影儀上,接通電源,調好焦距,用滴管吸取硬脂酸苯溶液,從離水麵約5厘米的高度處垂直滴下一滴。這時,在銀幕上會看到一個暗點,即為水麵上的硬脂酸溶液。但其亮度立即變大,同時水麵上產生了波動(圖中以下是多次實驗中選出的有代表性的實驗結果:

沿著入指硬酸苯溶液後銀幕上的圖象

編號每滴溶液的體積結晶皿的直徑K消耗溶液的滴數N值12345671140毫升94厘米1284×2422611×102321642×102321642×102324557×102323583×102322611×102321642×1023二)說明溶液在迅速向四周擴展。待水麵停止波動後,再滴入第二滴。如此逐滴滴入,直到滴入某一滴後,水麵不再產生剛才的波動現象,其亮度也不再變化(即硬脂酸溶液呈透鏡狀),說明溶液不再擴展了,那單分子膜也就形成。記下讀數d,便可用公式算出阿佛加德羅常數N。

把結晶皿中的溶液倒掉,洗淨,按同樣方法重複測定。

幾點建議

(1)實驗所用試劑的級別要在分析純以上,水要用蒸餾水。

(2)實驗教材中所用的水槽雖然麵積較大,但內徑很不規則,測定誤差大。宜用內徑規則,上下直徑相等的結晶皿代替。

(3)一個合格的滴管,並能準確使用,在本實驗中特別重要。為此,必須自己拉製滴管。滴液的滴數以每毫升130-150滴為宜。不能小於100滴,也不宜大於170滴。如果滴管尖嘴太粗,那最後一滴中的一部分也往往起了形成單分子膜的作用,則N值就要偏高。所以尖嘴太粗的市售滴管就不能使用。如果滴管尖嘴太細,那滴液時間就太長。又因為滴的過程中,苯揮發過快,使硬脂酸溶液來不及擴展,以致N值就偏低。太細還會引起滴管尖嘴部分的阻塞,尤其是在冬天,那實驗就無法進行了。所以,針管太細的醫用注射器也不宜使用。

另外,用於拉製滴管的玻璃管內徑不能太大,否則滴液不止,無法控製。

在用滴管滴液時,必須方向垂直,不能傾斜,否則d值要變小,N值將偏高。操作時,滴管離水麵的距離還不能太高,否則d值要變大,N值將偏低。還要保持水麵的平穩。並且一定要等前一滴溶液完成擴展後,才能滴入第二滴。不能快,否則硬脂酸苯溶液也來不及擴展。滴管暫時不用,可放在盛有硬脂酸苯溶液的小量筒裏,以防碰碎尖嘴。

(4)測定每滴溶液的體積時,所用的10毫升的小量筒,宜取用中間的刻度,最好還要校正一下。