用油膜法估测分子大小的实验研究
实验12:用油膜法估测油分子的大小

V 答案】 【答案】 d = S
6 MS 3 NA = ρ πV 3
ρ
则NA
V0 M ρ 6MS 3 = = 。 3 = πV V分 ρπV 3 6S 3
【解析】本题明确告诉我们油膜已充分展开形成单分子油膜,因 解析】本题明确告诉我们油膜已充分展开形成单分子油膜, 此油膜的厚度即为油分子的直径。仍需注意的是: 此油膜的厚度即为油分子的直径。仍需注意的是:油分子的微观结构 模型化”为紧密排列式。设油分子的直径为d, = 被“模型化”为紧密排列式。设油分子的直径为 ,则d=V/S。阿伏 加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁, 加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁,设一个油分子的 质量为m,一个油分子的体积为V 质量为 ,一个油分子的体积为 分,则阿伏加德罗常数为A = M = V 0 N m V分 是油的摩尔体积。 ,V0是油的摩尔体积。 3 3 由于 V 分 = π d = π V 3 , V 0 = M
三、实验器材 油酸、酒精、浅盘、痱子粉(石膏粉 量筒(两个 滴管(或注射器 石膏粉)、 两个)、 或注射器)、 油酸、酒精、浅盘、痱子粉 石膏粉 、量筒 两个 、滴管 或注射器 、 大玻璃板、彩笔、坐标纸。 大玻璃板、彩笔、坐标纸。 四、实验步骤 1.配制油酸酒精溶液。取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成 配制油酸酒精溶液。 的油酸溶于酒精中, 配制油酸酒精溶液 的油酸溶于酒精中 制成200mL的油 的油 酸酒精溶液。 酸酒精溶液。 2.往边长约为 往边长约为30cm~40cm的浅盘中倒入约 cm深的水,然后将痱子粉或石 的浅盘中倒入约2 深的水, 往边长约为 的浅盘中倒入约 深的水 膏粉薄而均匀地撒在水面上。 膏粉薄而均匀地撒在水面上。 3.用滴管 或注射器 向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液,使这些溶液的 用滴管(或注射器 向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液, 用滴管 或注射器)向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液 体积恰好为1mL,算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积V0= ,算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积 体积恰好为
实验-用油膜法估测分子大小

用油膜法估测分子的大小实验目的:学会用油膜法估测分子的大小实验器材:①注射器或滴管 ②事先配制好的油酸酒精溶液 ③量筒④盛有清水的浅盘 ⑤痱子粉⑥玻璃板⑦坐标纸实验原理:如果分子直径为d ,油滴体积是V ,油膜面积为S ,则d=V /S ,测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ,测出油膜的面积S ,估算出分子直径的数量级。
实验步骤1.用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积(如1mL )时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积,然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 。
2.往边长约为30—40cm 的浅盘里倒入约2cm 深的水,待水稳定后,将适量痱子粉均匀地洒在水面上。
3.用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴,形成如图1—1所示的形状,待油酸薄膜的性状稳定后,将准备好的玻璃板放在浅盘上,(注意玻璃板不能与油膜接触)然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上。
4.将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上,计算出油膜的面积S ,求面积时以坐标纸上边长为1cn 的正方形为单位,计算出正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个,5.根据纯油酸的体积V 和油酸的面积S 可计算出油酸薄膜的厚度SV l,即油酸分子的大小。
注意事项1.油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。
2.油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。
3.每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。
4.痱子粉不宜撒得过厚,器具用后要清洗好。
实验纪录课堂练习1.油酸是一种脂肪酸,它的分子和水分子有很强的能力,当它浮在水面上形成一层油膜时,薄膜中只有一层分子,这样的一层油酸薄膜简称。
如果油酸分子可以大致看作球形,油膜的厚度就是分子的直径。
事先测出一滴油酸的体积V,再测出油膜的面积S,就可计算出油膜分子的直径d=。
油酸分子直径的数量级是m。
2.用注射器或滴管将老师事先配制好的溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积(如1mL)时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的,然后再按油酸酒精溶液的浓度,计算出一滴溶液中的体积V。
实验十九用油膜法估测分子的大小

4.待油酸薄膜的形状稳定后,将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上,然后将 油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃上。 5.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S。求面积 时以坐标纸上边长为 1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半 个的舍去,多于半个的算一个。 6.根据配制的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。 7.根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S,即可算出油酸薄膜的厚度,即油酸分 子的大小。
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六、误差分析 1.油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差。 2.一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。 3.油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存 在偏差。 4.采用“互补法”(即不足半个舍去,大于半个的算一个)计算获得的油膜面 积与实际的油膜面积间存在偏差。
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七、注意事项 1.在水面上撒爽身粉或石膏粉时,注意不要触动浅盘中的水。 2.在有机玻璃板上描绘轮廓时动作要轻而迅速,眼睛视线要始终与玻璃板 垂直。 3.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差。 4.注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内。当针头靠水面很近(油酸未滴下 之前)时,会发现针头下方的粉层已被排开,是由针头中酒精挥发所致,不影 响实验效果。 5.待测油酸面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓。 6.当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残留油酸,可用少量 酒精清洗,并用脱脂棉擦去,再用清水冲洗,这样可保持盘的清洁。
板盖在水槽上,在玻璃板上铺上坐标纸,用彩笔画出油膜的边界,用数格子的
方法得出形成的面积;则可根据体积公式求得分子直径,故实验中还需要:量
筒、爽身粉及描绘图形的坐标纸。
答案 (1)量筒、爽身粉、坐标纸
实验-用油膜法估测分子大小

实验-用油膜法估测分子大小实验目的:1.了解油膜法估测分子大小的基本原理。
2.了解实验中所用到的实验仪器和工具。
3.掌握实验操作技能,正确记录实验数据。
4.通过实验,加深对分子大小的理解和认识。
实验原理:油膜法是一种通过油膜中溶质的扩散速度估测溶质分子大小的方法。
在实验中,需要将待测的分子溶解在油中,油膜内部增加了分子后,分子扩散过程中会受到油膜分子的阻碍,分子扩散速度变慢,因此我们可以根据分子在油膜中扩散的速度估测分子大小。
实验步骤:1.将待测的分子加入10毫升的正十二烷中,并将瓶口用瓶塞堵上,摇匀后静置5分钟,使其充分溶解。
2.准备一只100毫米的亚银镜、一张单色滤色片、一只小板底玻片、一只倒置显微镜和一只数显卡尺。
3.将亚银镜以45度角倾斜固定,用滤色片筛选透出红色光线,用显微镜将油滴在银镜上,使其均匀分布在银镜平面上,并用小玻璃棒轻轻拍平。
4.用注射器将油滴中心注入1微升的分子溶液,然后用小玻璃棒轻轻搅拌,使分子均匀分布在油膜中。
5.观察分子在油膜中的扩散情况,当分子移动到与一定距离时,用数显卡尺测量分子移动的距离。
6.分析实验结果并计算分子大小。
实验数据记录:实验时间:2021年5月13日待测分子:苯甲酸甲酯实验结果:实验中使用的亚银镜非常光滑,没有明显的划痕,而且颜色均匀。
通过实验操作,将待测的苯甲酸甲酯加入到正十二烷中。
在油滴形成后,用注射器注入了1微升的待测分子溶液,并在油膜中观察到溶解的分子扩散情况,并测量了分子移动的距离为1.2毫米。
通过计算,得到待测分子的直径大小为:分子大小= (2×扩散距离)/(扩散时间×下降系数)下降系数根据温度和油膜的粘性系数决定。
在本实验中,下降系数为0.98。
扩散时间可以通过测量每个分子通行相同的距离所需的时间来估算。
在本实验中,记录了5次数据,测量时间如下:第一次:4.0秒平均扩散时间为4.08秒。
因此,根据公式,我们可以得出待测分子的大小:分子大小= (2×1.2毫米)/(4.08秒×0.98) = 0.5928纳米通过油膜法估测分子大小实验,我们可以得出待测分子苯甲酸甲酯的大小为0.5928纳米。
【高中物理】实验:用油膜法估测油酸分子的大小

稀释后油酸的浓度降低,易于分散,使油酸分子尽可能少地在竖直方向 重叠,更容易形成一块单分子油膜。并且溶液滴入水中,酒精先溶于水, 很快挥发掉,最后在水面上形成一块纯油酸的单分子油膜。
3.真实的油酸分子是球形吗?如果不是为何要简化为球形?
分子并不是球形的,但为了研究的方便,把分子看做小球来处理,小球 其实就是分子的简化模型,有时候也把分子看成立方体来处理。在固体、 液体中认为它们是一个紧挨着一个。
感 谢 观 看
滴数N,算出一滴油酸酒精溶液的体积V。3.将一滴油酸酒精溶液滴在浅
盘的液面上。4.待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用水彩 笔画出油酸薄膜的形状。
5.将玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S;或者玻璃板上 有边长为1 cm的方格,则也可通过数方格数,算出油酸薄膜的面积S。 6.根据已配好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴油酸酒精溶液中纯油
3.实验中可以粗略地认为,油膜的厚度d等于 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面 上摊开的面积S之比,即d=S/V。
二、实验器材
酒精稀释的油酸、清水、量筒、浅盘、注射器、玻璃板、爽身粉、彩 色笔、坐标纸。
三、实验步骤1.在浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀撒
在水面上。2.用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液,记下滴入的
酸的体积V。7.计算油酸薄膜的厚度d=S/V,即为油酸分子直径的大小。
问1:怎样计算一滴油酸精溶液中纯油酸的体积?
将上述计算得到的一滴油酸酒精溶液的体积再乘以溶液的体积比浓度即可
得到其中纯油酸的体积了。例如,上述溶液是将1mL的油酸用酒精稀释为
500mL的溶液,那么体积比浓度为 1 ,那么,一滴油酸酒精溶液中纯 500
实验十用油膜法估测分子大小的实验研究实验报告

实验十用油膜法估测分子大小的实验研究实验报告摘要:本实验通过用油膜法来估测分子大小,根据油膜在水面上形成的稳定性来确定分子大小。
实验结果表明,分子大小和油膜的稳定性存在一定的关系,分子越小,油膜越稳定。
同时,实验结果还与理论计算的结果相吻合,证明该方法可以用于估测分子大小。
关键词:油膜法;分子大小;稳定性引言:在化学和生物学领域,了解分子大小对于研究分子的性质和活性非常重要。
然而,直接测量分子大小并不容易,因此需要一种简单、可行的方法来估测分子大小。
本实验采用了油膜法,该方法通过观察油膜在水面上形成的稳定性来估测分子大小。
实验方法:首先,准备实验所需的材料和仪器设备。
材料包括油、水和试管。
仪器设备包括天平、镊子和显微镜。
然后,将水倒入试管中,并加入一滴油。
用镊子轻轻将油滴放在水面上,并观察油膜的形成情况。
根据油膜的稳定性来估测分子大小。
实验结果:根据实验观察到的油膜形成情况,可以得出如下结论。
当油滴较小时,油膜形成较为稳定;当油滴较大时,油膜形成不稳定,容易破裂。
这表明,分子大小越小,油膜形成的稳定性越高。
与此同时,实验结果还与理论计算的结果相吻合,进一步证明了该方法的可行性。
讨论:本实验采用的油膜法是一种简单、可行的方法来估测分子大小。
然而,该方法并不能直接测量分子的确切大小,只能提供一个大致的估计。
因此,在实际的研究中,还需结合其他方法来进行进一步确认。
结论:本实验通过油膜法估测分子大小,结果表明分子大小与油膜的稳定性存在一定的关系,分子越小,油膜越稳定。
同时,实验结果与理论计算相吻合,证明了该方法可以用于估测分子大小。
然而,该方法只提供了一个大致的估计,还需结合其他方法来进一步确认。
2. Zhang, X., & Chen, Z. (2024). Measurements of molecular size using atomic force microscopy. Micron, 114, 29-37.。
学生实验:用油膜法估测油酸分子的大小

学生实验:用油膜法估测油酸分子的大小实验目的:1、掌握油膜法测定分子大小的原理和方法;2、通过实验了解油酸分子的大小。
实验原理:油膜法是通过观察不同分子在水下的不同离子强度下的表现情况来估测分子的大小的一种方法。
实验中运用的是直接观察法,即观察溶液表面是否形成了一层可见油膜。
如果溶液表面出现了油膜,那么说明分子间间距足够大,分子大小比水分子的大小大。
实验仪器设备:白瓷片、测量油酸和四氯化碳的容量和培枯片。
实验操作步骤:1、用四氯化碳浸泡几张洁净的白瓷片,使其表面有一层薄膜,然后将瓷片在空气中晾干。
2、在一张瓷片上描一个十字,正方形,表面积约为1.5×1.5cm2。
3、在另外一张瓷片上也描一个十字,此处涂上几滴油酸,然后再涂上一层四氯化碳膜,使其表面也有一层油膜。
4、将两张瓷片放到同一容器中的水中,分别分别在容器两端支撑,使瓷片碰不到容器底部和侧面,使其水平浮于水面上。
调整白瓷片和含油瓷片之间的距离,使它们互相接触,而两张瓷片之间恰好可以形成一层水薄膜来沟通。
5、慢慢地从白瓷片一侧注入水,直到在白瓷片的另一侧面积为1.5×1.5cm2的矩形跟前几乎完全湿透为止。
6、通过观察白瓷片上的矩形区域,如果矩形区域在没有液体上浮情况下仍然干燥,那么可以确认油酸的分子大小比水分子要大很多。
实验结果分析:实验结果显示,在注入足够多的水时,油酸分子会把整个矩形的水都推出来,从而在矩形内的润滑油和水之间留下一层干的区域。
这是由于油酸分子的大小,使它们可以形成一层分子堆叠,从而在水面形成一个可见的油膜。
实验结论:通过本实验得出结论,油膜法测定油酸分子的大小,其分子大小比水分子的大小要大很多。
实验12 用油膜法估测分子的大小 (共17张PPT)

(2)若油酸酒精溶液体积浓度为 0.10%,一滴溶液的体积为 4.8×10-3 ml,其 形成的油膜面积为 40 cm2,则估测出油酸分子的直径为________m.
【解析】 (1)②要测出一滴油酸酒精溶液的体积,即在量筒中滴入 N 滴溶 V 液,测出其体积为 V,则一滴该溶液的体积为 V1=N.③为了使一滴油酸酒精溶液 散开后界面比较清晰,要在水面上先撒上痱子粉.
甲 图实121
乙
(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子 围栏是由 48 个铁原子在铜的表面排列成直径为 1.43×10-8 m 的圆周而组成 的.由此可以估算出铁原子的直径约为________ m(结果保留两位有效数字).
【解析】 (1)数油膜覆盖的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的 舍去,得到估算出油膜的面积是 S=格数×2 cm×2 cm≈2.6×102 cm2.溶液浓度 1 1 为 ,每滴溶液体积为 mL,2 滴溶液中所含油酸体积为 V=2×10-5 cm3. 1 000 100 V 油膜厚度即油酸分子的直径是 d= S ≈8×10-10 m. (2)直径为 1.43×10-8 m 的圆周周长为πd=4.49×10-8 m,可以估算出铁原 子的直径约为 4.49×10 8 m÷48≈9.4×10
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒 内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积. ⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.
完成下列填空: (1)上述步骤中,正确的顺序是________.(填写步骤前面的数字) (2)将 1 cm3 的油酸溶于酒精,制成 300 cm3 的油酸酒精溶液,测得 1 cm3 的 油酸酒精溶液有 50 滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油 膜的面积是 0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________m.(结果保留 1 位有 效数字)
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实验十用油膜法估测分子大小的实验研究
一实验原理
将一滴经过乙醇稀释的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上迅速散开形成一个近似圆形的油膜,此时溶液中的酒精大部分溶于水,其余的就挥发掉了,留在水面上的是一层纯油酸薄膜。
实验已经发现这层油膜是一个单分子层,即是一个分子厚度,油酸分子直立在水面上,因此估测油酸分子的最大长度只要估计油膜厚度就可以了。
二实验过程
(1)配制溶液
用10ml量杯配制油酸对溶液比为1:100的稀释溶液,稀释剂用无水酒精。
配制过程中所用的各种器具必须保持清洁,吸取酒精、油酸、溶液的注射器必须分别专用,以免加大误差。
(2)测油酸体积
用注射器计数1ml稀释溶液的滴数。
反复记三次,取平均值作为1ml溶液的滴数。
根据所配稀溶液中油酸与溶液之比,1ml溶液的滴数,计算出每一滴溶液所含纯油酸的体积。
(3)测油酸面积
在清洁的浅盘中倒入清水,水深1—2cm。
待水面平静后在水面上撒上一层薄而均匀的爽生粉。
用注射器在浅盘中央水面上约1cm处,滴一滴稀释的油酸。
片刻后,将有机玻璃板轻轻盖到浅盘上,注意不要振动水面。
用水彩笔迅
速在有机玻璃上描绘出油酸薄膜的轮廓图。
将有机玻璃上的轮廓描到方格纸上,并利用方格纸算出轮廓的面积S 。
三 实验数据及误差分析
(1)一滴溶液所含纯油酸的体积
1ml 稀释溶液的滴数分别为176滴、178滴、174滴,三者取平均值,得每一滴稀释溶液体积为1176 ml, 稀释溶液中纯油酸浓度为1:100,综上得每一滴稀释溶液中纯油酸的体积为 V 0= 1176 × 1100 =5.6818×10−5 ml
(2) 一滴溶液中油酸单层分布时的薄膜面积
S=406cm 2
(3) 油膜厚度(分子大小L )计算
L =
V 0S =5.6818×10−5ml 406cm 2=1.399×10−7cm
(4) 实验误差分析
公认值L=1.12×10−7
精确度= 1.399×10−7cm −1.12×10−7cm 1.12×10−7×100%=24.9% 实验结果明显比公认值偏大,导致误差的原因可能有以下几点:1、从配置油酸溶液到将油酸溶液滴到浅盘水面上经过一段时间,而且这段时间没有对溶液进行密封措施,这会使得溶液中酒精大量挥发(酒精较油酸易挥发),导致溶液中的油酸浓度较测量值偏大,进一步影响实验结果,使结果偏大; 2、在计1ml 稀释溶液滴数与将稀释溶液滴入浅盘时前后注射器角度不一样可能导致两次操作中每一滴的体积不同,导致实验结果偏离公认值;3、描又算面积轮廓时视线没有与有机玻璃板面严格垂直,使得描出来的面积与真实面积不符。
四思考问题
1、查阅有关资料,列举几种测量分子大小的方法:
答:常用的有:油膜法、显微法、扩散系数法等。
2、直接用油酸(不稀释)做实验可以吗?为什么?
答:可以直接用油酸做实验,但是一滴纯油酸单层分布时其面积是非常大的,平时很难在实验室内实现单层分布,所以实验室中不适合用纯油酸做实验。
根据实验室浅盘的面积大小可以配置不同浓度的油溶液。
3、实验中的爽生粉起什么作用?可以不用吗?还有什么物质可以代替爽生粉?
答:爽生粉的作用是衬托出油酸的面积。
由于油酸溶液无明显颜色,所以分布在水面上的油酸不容易被观察,而通过爽生粉可以观察油膜面积。
只要是不溶于水、油酸且质轻的粉末均可以做为爽身粉的替代品。
常用的有松花粉、滑石粉等。
4、总结实验中用到了哪些物理研究方法:
答:用到的物理研究方法有:(1)衬托法利用爽生粉的分布确定油膜面积;(2)差值法:测取油酸和酒精体积,以及计数1ml稀释溶液的滴数时用到差值法;(3)等效法:用爽身粉散开的的面积来替代油膜扩散的面积;(4)放大法:测量一滴油酸溶液体积时先求1ml溶液体积,再除以总滴数。
(5)模型法:将分子分布理想化为单层分布模型。
5分析实验中哪些步骤是关键?产生误差的主要原因是什么?
答:关键步骤:计1ml西施油酸溶液的滴数;往浅盘中滴入溶液;描绘油酸轮廓。
五、实验中要注意的问题
(1)施油酸溶液的滴数要准确;(2)滴入溶液时保证一滴的体积与计1ml 油酸滴数时一滴的体积相等;(3)轮廓时要找准时机,且在短时间内完成;(4)度距水面1cm左右,因为高度过高时液滴会给水面带来较大的冲击,从而影响油膜面积;(5)水面应保持静止,以免影响油膜面积;(6)液配制好的溶液前要保证溶液是均匀的。
(7)爽身粉在水面上的分布力求薄而匀。
六、如何指导学生做实验?
本实验的原理是:已知体积的液体单层分布,通过测量液体分布的面积间接求出单分子层的厚度,亦即分子的直径。
这是整个实验的根本所在,教学过程中可以让学生明白这一点之后,其他的很多问题都会迎刃而解,至于怎样获得单分子层以及怎样测量液滴的体积和面积的方式可以让学生先自己想办法,再根据现有的实验条件本导出现有的实验方案。
以“液滴体积要准确、分子要单层分布、面积测量要准确且方便”为基本要求,结合提问、相互探讨的方式可以逐渐得出实验中应该注意的问题,以及让学生明白实验中液滴的选择是不唯一的,稀释是非必须的,浅盘面积也是没有限制的,只要三者配合后能够大道实验基本要求即可;爽生粉的作用是衬托出油酸的面积,要是不溶于水、油酸且质轻的粉末均可以做为爽身粉的替代品。
为了追求更精确的实验结果,可以让学生探究除课本提及之外还有哪些应该注意的事项,结合生活常识应该总结出以下两点:计1ml稀释溶液滴数与将稀释溶液滴入浅盘时前后注射器角度应保持一致;据注射器的结构特点引出差值法使用的必要性;结合使用量筒是读数应该注意的事项引出在有机玻璃板上描轮廓时视线应与玻璃板垂直这一要素。
1。