T.P.2 Comment déterminer l’ordre de grandeur de la taille d’une molécule ?

I] Etude de texte préliminaire

Lire le texte suivant et répondre aux questions :

«  Mentionnons une information due à Benjamin Franklin, le père du paratonnerre, qui visait à mettre en évidence l’existence d’un film mono moléculaire. En 1762, lors d’un voyage à Londres, Franklin avait remarqué qu’en versant une cuillère à café d’huile à la surface d’un étang, l’huile s’étalait sur l’eau d’une surface d’une demi-acre environ (2000 m²). La raison de cet étalement, qu’ignorait Franklin, est que l’huile possède une tête hydrophile, qui pénètre dans l’eau, et une chaîne hydrophobe, qui reste dans l’air : l’huile forme un film dont l’épaisseur est égale à la taille d’une molécule.

1) Que signifient les termes « parties hydrophile et hydrophobe » de la molécule d’huile.

2) La goutte d’huile s’étale et forme un cylindre d’épaisseur h. En vous aidant du texte, que représente cette hauteur h ?

3) Quel est l’ordre de grandeur de h, d’après le cours ?

4) Lorsque Franklin a fait son expérience, il a évalué le volume V de la cuillère à café d’huile à 2 cm³ ; aider Franklin à calculer la valeur de h (attention aux unités !).

Données : Volume d’un cylindre V(m³) = A(m²) x h(m), où A est l’aire de la tache d’huile.

1 cm³ = 10^-6m³

II] Expérience

On utilisera un mélange d’huile et d’acétone. Le mélange contient 1mL d’huile pour 1000 mL de solution.

1) Proposer un protocole expérimental permettant de mesurer le volume V d’une goutte . Faire l’expérience et calculer le volume V en cm³ puis en m³.

2) Verser une goutte du mélange dans un cristallisoir, mesurer l’aire S de la tache d’huile.

3) Calculer le volume V’ d’huile dans la goutte

4) Exprimer la valeur de V’ en fonction de la surface de la tache et de la hauteur d’une molécule.

5) En déduire la taille d’une molécule d’huile. Ce résultat est-il en accord (comparer les ordres de grandeur) avec la valeur donnée dans le cours ?