Atome oder Moleküle lassen sich nicht mit einem Lineal vermessen oder auf eine Waage legen. Zur Ermittlungen der Abmessungen sind meist aufwändige Messanordnungen notwendig. Es gibt aber auch erstaunlich einfache Versuchsanordnungen, mit denen man atomare Größen abschätzen kann. Ein solches Experiment ist der Ölfleckversuch oder, wie auch formuliert wird, die Ölfleckmethode. Sie ermöglicht es, eine Abschätzung des Moleküldurchmessers von Öl vorzunehmen.
Prinzipielle
Versuchsanordnung und Versuchsdurchführung
Bild 1 zeigt den Versuchsaufbau: Erforderlich ist ein fettfreies Gefäß,
z.B. eine Fotoschale mit einer Fläche von mindestens 350 mm x 500
mm. Auf die Wasseroberfläche werden Bärlappsporen oder Schwefelpulver
gestreut. Bringt man nun einen oder zwei Tropfen eines Öl-Benzin-Gemisches
auf die Wasseroberfläche, so bildet sich ein meist kreisrunder Ölfleck
aus, der dadurch gut sichtbar ist, weil das Öl die Bärlappsporen
oder das Schwefelpulver verdrängt. Der Durchmesser dieses Ölflecks,
der von der Tröpfchenzahl abhängig ist, kann mit dem Lineal
gemessen werden. Entscheidend für die Versuchsauswertung ist nun,
dass das Öl auf dem Wasser eine monomolekulare
Schicht bildet, sich die Ölmoleküle
also sozusagen nebeneinander anordnen. Kennt man den Durchmesser des Ölflecks
und das Volumen des Öls, das man auf die Oberfläche gegeben
hat, kann man daraus die Dicke der monomolekularen Schicht ermitteln,
die gleich dem Durchmesser der Ölmoleküle ist.
Ermittlung
des Ölvolumens
Für die Durchführung des Experiments ist es günstig, nicht
reine Ölsäure zu verwenden, sondern ein Öl-Leichtbezin-Gemisch
in einem Mischungsverhältnis von etwa 1:2000. Das Leichtbenzin spielt
nur die Rolle eines Lösungsmittels; es verdunstet auf der Oberfläche
sehr schnell und braucht in die Auswertung des Experiments nicht mit einbezogen
zu werden.
Um sich zunächst ein solches Gemisch herzustellen, geht man folgendermaßen
vor:
Es wird zunächst mittels Tropfbürette ermittelt, wie viele Öltropfen
ein Volumen von einem Kubikzentimeter haben. Ergeben z.B. 40 Tropfen Ölsäure
ein Volumen von
Damit kennt man das Ölvolumen in einem Tropfen des Öl-Leichtbenzin-Gemisches.
Berechnung
des Durchmessers der monomolekularen Schicht
Bildet sich ein kreisrunder Ölfleck auf dem Wasser aus und hat die
Ölschicht die Dicke d, dann gilt:
Das Volumen V des Öls ergibt sich aus
der Anzahl der Öltropfen, den Durchmesser des Ölflecks kann
man mit einem Lineal bestimmen.
Experimentelle
Werte
Geht man von dem oben beschriebenen Mischungsverhältnis aus, dann
erhält man folgende experimentellen Werte:
| Anzahl der Tropfen | Ölvolumen | Durchmesser des Ölflecks |
| 1 |  |
10,4 cm = 104 mm |
| 2 |  |
13,2 cm = 132 mm |
Für die Dicke der monomolekularen Schicht und damit den Durchmesser der Ölmoleküle ergibt sich damit:
Beachtet man, dass ein Molekül
der Ölsäure 
aus 54 Atomen besteht und nimmt man an, dass es würfelförmig
aufgebaut ist und die Kantenlänge 
hat,
dann ergibt sich für den Atomdurchmesser:
Das ist die Größenordnung,
die auch auf anderen experimentellen Wegen ermittelt wurde.