实验3阿伏加德罗常数的测定

阿伏加德罗常数的测定

一、实验目的：

掌握用单分子膜法测定阿伏加德罗常数的原理和实验操作技能。探讨单分子膜法测定阿伏加德罗常数的教学方法。

二、实验学时：3学时

三、实验原理：

硬脂酸等一类脂肪酸，它们的分子都含有亲水性的羧基（极性基）和憎水性的烃基（非极性基）。当将它们的苯溶液、乙醇或戊烷溶液滴加在洁净的水面上时，溶剂苯、乙醇、或戊烷就会扩散到空气或水里，而溶质硬脂酸等一类脂肪酸的分子就会每个分子的亲水性羧基部分向着水，憎水性烃基向着空间排列着。溶质的全部分子都在水面上呈直立定向排列状态，从而在水面形成一层薄膜，当滴加的溶液足够多时，脂肪酸分子就紧密排列起来形成一层单分子膜。

根据水的表面积S和书籍的脂肪酸分子的有效截面积A，算出脂肪酸的根子数。最后，利用实验中测得的m，V，v，d等数据和书籍的溶质的摩尔质量，就可推算出一摩尔脂肪酸所含有的分子数，即阿伏加德罗常数。

四、实验仪器药品：

1、仪器：分析天平、小烧杯、容量瓶（250ml）、玻璃棒、胶头滴管（尖嘴）、量筒（10ml）、水槽、游标卡尺、直尺。

2、药品：硬脂酸（分析纯）、苯（分析纯）

五、实验步骤：

1．硬脂酸（C17H35COOH）苯溶液的配制

用小烧杯准确称取90-100mg硬脂酸，配制成250mL硬脂酸苯溶液。

2．测定每滴硬脂酸苯溶液的体积V

用尖嘴细胶头滴管吸取硬脂酸苯溶液，向10mL小量筒里逐滴滴入该溶液，读记1mL的滴数。其测3次，取滴数的平均值，然后算出每滴硬脂酸苯溶液的平均体积。

3．测定水槽中水的表面积S

在一直径较大的圆形玻璃水槽中，加水至三分之二高度，在水槽外再用胶带贴一标记以示水面高度。用游标卡尺从三个不同方位测量水槽中圆形水面的直径，取其平均值。求出水槽中水的表面积。

4．硬脂酸单分子膜的形成

将水槽洗净，放平，注入水至标记处。待水面平静后，用胶头滴管吸取硬脂酸苯溶液，在距水面3-5cm处，往水面垂直滴加一滴溶液，待苯全部挥发，硬脂酸扩散到看不风油珠后，再滴入第二滴。如此逐滴滴入，直到滴入一滴后，硬脂酸苯溶液不再扩散时为止，记下滴入硬脂酸苯溶液的滴数（d）。

把水槽中的水倒掉，彻底刷洗水槽，再用清水洗净，然后注入水至标记处，重复以上操作，其测三次，求滴数的平均值。

5．计算阿伏加德罗常数

将测得的平均数据代入下列公式：

)

1(-=d mvA MVS N A m （克）——硬脂酸的质量

V （毫升）——配制的硬脂酸苯溶液的总体积

v （毫升）——每滴硬脂酸苯溶液的体积

d-1——形成单分子膜所需硬脂酸苯溶液的滴数

S （cm 2

）——水槽中水的表面积

A （cm 2）——每个硬脂酸分子的截面积（2.2×10-15 cm 2）

M （克/摩尔）——硬脂酸的摩尔质量（284.74克/摩尔）

六、注意事项

实验时要把握好“一大，二小，四准加干净”的要求。

一大：水面的面积要相对的大些，实验时所用的水面的面积越大，其相对误差将越小。 二小：一是硬脂酸苯溶液的浓度要相对的小些，二是每滴硬脂酸苯溶液的体积要小，这样造成的误差也就小。

四准：一是配硬脂酸苯溶液要准确，其中包括硬脂酸的质量称准和要等硬脂酸全部溶于苯后再全部转入容量瓶中，用苯准确稀释到刻度。二是每一滴硬脂酸苯溶液的体积要准。为此，测时滴管要竖直滴，用力要均匀，要防止空气进入管中形成气泡。从量筒的第二二毫升刻度起计算。重复测三次，取平均值。每次测量要取量筒的同一部位。三是圆形水面的直径要测准，最好用卡尺从三个不同的方位测量，取其平均值，重复实验时，要保持水面在同一高度。四是形成单分子膜用去硬脂酸苯溶液的滴数要测准，这是能引起本实验产生误差最大的一项。所以，水槽要放平，不得用嘴吹水面，以及步骤中的要求，以减小误差。

干净：是要求水槽一定保持洁净。除用碳酸钠洗刷水槽外，用细粘土洗效果也很好。用它们洗后还要用清水再冲洗干净，既不能留有硬脂酸，又不能留有碳酸钠（或粘土），前者会造成平行实验的测定的滴数不足，后者会造成平行实验测定的滴数过大。水槽是否干净，是本实验成败的又一关键。

七、考核要点

八、思考题

1．写出阿伏加德罗常数计算公式的推导过程，并简述单分子膜法测定阿伏加德罗常数的实验原理。

2．本实验产生误差的因素有哪些？总结做好本实验的关键。

3．测定阿伏加德罗常数还有哪些方法？

4．对本实验您有哪些改进意见？