Atomphysik

Atomaufbau

Ölfleckversuch (Schülerexperiment)

  • Kann man zu Hause die Größe von Atomen messen?
  • Woraus besteht die Atomhülle …
  • … und woraus der Atomkern?
  • Wie ist das Periodensystem der Elemente aufgebaut?

Ölfleckversuch (Schülerexperiment)

Zeit:

45 Minuten

Geräte:

Rundschale aus Plexiglas,
mit Leichtbenzin verdünnte Ölsäure (C17H33COOH)

Grundlage des Versuchs:

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.

Vorversuch
Ölsäurevolumen:
  • 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

    VT = 1 cm³ : N;   VT = . . . . . cm³
     
  • Aus dem Mischungsverhältnis Ölsäure zu Leichtbenzin: 1 : . . . . . .(laut Aufschrift der Flasche) ist der Ölsäureanteil in einem Tropfen des Gemisches:

    VÖl = VT : . . . . .= . . . . . cm³
Versuchsdurchführung:
  • 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
Auswertung:  
Dicke h des Ölflecks:

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

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

Volumen eines Ölsäuremoleküls
  • Wie groß ist das Molekülvolumen, wenn man vereinfachend annnimt, dass es würfelförmig mit der Kantenlänge h sei:

    VMolekül = . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

  • Wie viele Moleküle der Ölsäure enthält der Ölfleck? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Berechnung des Atomdurchmessers:
  • 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:

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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