Atomaufbau

45 Minuten

Rundschale aus Plexiglas,
mit Leichtbenzin verdünnte Ölsäure (C₁₇H₃₃COOH)

Genaue Untersuchungen haben ergeben:
Bringt man eine sehr kleine Menge Ölsäure auf eine Wasseroberfläche, so breitet sie sich zu einer einmolekularen Schicht aus. Die Dicke des Flecks ist dann gleich der "Höhe" eines Ölsäuremoleküls.

• Bestimmung, wie viele Tropfen aus der Tropfbürette fallen, wenn deren Flüssigkeitspegel genau um einen cm³ sinkt. Genau mitzählen:
  
  N = . . . . . .
   
• Daraus ergibt sich das Volumen eines Tropfens zu
  
  V_T = 1 cm³ : N;   V_T = . . . . . cm³
   
• Aus dem Mischungsverhältnis Ölsäure zu Leichtbenzin: 1 : . . . . . .(laut Aufschrift der Flasche) ist der Ölsäureanteil in einem Tropfen des Gemisches:
  
  V_Öl = V_T : . . . . .= . . . . . cm³

• Fülle die Schale etwa zur Hälfte mit Wasser.
• Stäube etwas Bärlappsporen (Lykopodium) über die Wasseroberfläche (keine Klumpenbildung!)
• Lasse genau einen Tropfen des Benzin-Ölgemisches auf die bestäubte Wasserfläche fallen.
  Das feine Pulver wird vom Öl verdrängt und nach dem Verdunsten des Benzins bleibt ein kreisförmiger, durch die Bärlappsporen begrenzter Ölfleck.
• Miss mit einem Lineal oder GEO-Dreieck den Durchmesser des Kreises.
  Falls der Fleck keine ordentliche Kreisform hat, nimm einen Mittelwert für den Durchmesser d:
  Messung:
  
  d = . . . . . cm → Kreisradius r = . . . . . cm = . . . . . m

In erster Näherung gilt, dass der Öltropfen vom Volumen V_Öl nun auf der Wasseroberfläche zylindrische Form vom Grundkreisradius r und der Höhe h hat, also gilt:

V= R²·π·h → h =. . . . . . .            Zahlenwert: h = . . . . . . .

• Wie groß ist das Molekülvolumen, wenn man vereinfachend annnimt, dass es würfelförmig mit der Kantenlänge h sei:
  
  V_Molekül = . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Wie viele Moleküle der Ölsäure enthält der Ölfleck? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Ein Ölsäuremolekül besteht aus . . . . . . . . Atomen.
• Welcher Rauminhalt trifft durchschnittlich auf ein Atom des Ölsäuremoleküls?
  Nimm Würfelform für das Atom an und berechne den Durchmesser des Atoms aus seinem Rauminhalt:
  
  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .