T.P.2 Mesure de la longueur d'une molécule

 

Les molécules sont trop petites pour être vues à l'oeil nu. Mais il est possible, avec du matériel rudimentaire, de faire une expérience permettant de calculer l'ordre de grandeur de leur dimension.

 

1. Manipulation

 

On répand de la poussière de craie sur l'eau d'un cristallisoir.

 

 

On prélève une petite goutte d'huile de volume V connu.

 

. . .

 

On dépose la goutte d'huile à la surface de l'eau.

On mesure le diamètre de la tache d'huile qui s'étale en repoussant la craie.

 

. . .

 

2. Exploitation

 

Le volume V de la goutte d'huile est estimé en faisant l'hypothèse que son diamètre est le double du diamètre du fil calibré utilisé.

La surface S de la tache d'huile est estimée à partir du diamètre de la tache obtenue.

L'épaisseur e de la tache est : . . . e = `V/S`

Le calcule donne un ordre de grandeur de 1 nm pour l'épaisseur e.

 

3. Interprétation

 

Les molécules d'huile ont une partie hydrophile (attirée par l'eau) et une partie hydrophobe (repoussée par l'eau).

Elles se disposent à la surface de l'eau en une couche monomoléculaire.

 

. . .

 

L'épaisseur de la couche d'huile (e ≈ 1 nm) est égale à la longueur d'une molécule d'huile.

 

4. Expérience de Franklin

 

En 1774, le physicien américain Benjamin Franklin fait l'expérience qu'une cuillérée d'huile s'étale à la surface de l'eau sur une très grande surface.

Ce n'est que 100 ans plus tard que le physicien anglais Lord Rayleigh s'intéressera à l'épaisseur de la couche formée.