膠體電泳速度的測定實驗報告

1、膠體電泳速度的測定一 實驗目的：1.掌握凝聚法制備Fe(OH)3溶膠和純化溶膠的方法2.觀察溶膠的電泳現(xiàn)象并了解其電學性二 實驗原理：溶膠是一個多相體系，其分散相膠粒的大小約在1 nm1 m之間。由于本身的電離或選擇性地吸附一定量的離子以及其它原因如摩擦所致，膠粒表面帶有一定量的電荷，而膠粒周圍的介質(zhì)中分布著反離子。反離子所帶電荷與膠粒表面電荷符號相反、數(shù)量相等，整個溶膠體系保持電中性，膠粒周圍的反離子由于靜電引力和熱擴散運動的結果形成了兩部分緊密層和擴散層。緊密層約有一到兩個分子層厚，緊密附著在膠核表面上，而擴散層的厚度則隨外界條件（溫度、體系中電解質(zhì)濃度及其離子的價態(tài)等）而改變，擴散層中的

2、反離子符合玻茲曼分布。由于離子的溶劑化作用，緊密層的反離子結合有一定數(shù)量的溶劑分子，在電場的作用下，它和膠粒作為一個整體移動，而擴散層中的反離子則向相反的電極方向移動。這種在電場作用下分散相粒子相對于分散介質(zhì)的運動稱為電泳。發(fā)生相對移動的界面稱為滑移面，滑移與液體本體的電位差稱為動電位（電動電位）或電位，而作為帶電粒子的膠粒表面與液體內(nèi)部的電位差稱為質(zhì)點的表面電勢，相當于熱力學電勢（如圖23-1，圖中AB為滑移面）。圖23-1 擴散雙電層模型 圖23-2 電泳儀 1-U形管；2、3、4-活塞；5-電極；6-彎管膠粒電泳速度除與外加電場的強度有關外，還與電位的大小有關。而電位不僅與測定條件有關，

3、還取決于膠體粒子的性質(zhì)。電位是表征膠體特性的重要物理量之一，在研究膠體性質(zhì)及其實際應用中有著重要意義。膠體的穩(wěn)定性與電位有直接關系。電位絕對值越大，表明膠粒荷電越多，膠粒間排斥力越大，膠體越穩(wěn)定。反之則表明膠體越不穩(wěn)定。當電位為零時，膠體的穩(wěn)定性最差，此時可觀察到膠體的聚沉。本實驗是在一定的外加電場強度下通過測定Fe(OH)3膠粒的電泳速度然后計算出電位。實驗用拉比諾維奇一付其曼U形電泳儀，如圖23-2所示。圖中活塞2、3以下盛待測的溶膠，以上盛輔助液。在電泳儀兩極間接上電位差E （V）后，在t (s)時間內(nèi)觀察到溶膠界面移動的距離為D (m)，則膠粒的電泳速度U (ms-1)為： （23-1

4、）同時相距為l (m)的兩極間的電位梯度平均值H (Vm-1) 為： （23-2） 如果輔助液的電導率與溶膠的電導率相差較大，則在整個電泳管內(nèi)的電位降是不均勻的，這時需用下式求H （23-3） 式中為溶膠兩界面間的距離。從實驗求得膠粒電泳速度后，可按下式求出（V）電位： （23-4）式中K為與膠粒形狀有關的常數(shù)（對于球形粒子K = 5.41010 V2s2kg-1m-1；對于棒形粒子K = 3.61010 V2s2kg-1m-1，本實驗膠粒為棒形）；為介質(zhì)的粘度 (kgm-1s-1)；為介質(zhì)的介電常數(shù)。三主要儀器和藥品儀器：直流穩(wěn)壓電源1臺；電導率儀1臺；電泳儀1個；鉑電極2個藥品：三氯化鐵（

5、CR）；棉膠液（CR）四實驗步驟：1Fe(OH)3溶膠的制備 將0.5 g無水FeCl3溶于20 mL蒸餾中，在攪拌的情況下將上述溶液滴入200 mL沸水中（控制在4 min5 min內(nèi)滴完），然后再煮沸1 min2 min，即制得Fe(OH)3溶膠。2珂羅酊袋的制備 將約20 mL棉膠液倒入干凈的250 mL錐形瓶內(nèi)，小心轉(zhuǎn)動錐形瓶使瓶內(nèi)壁均勻輔展一層液膜，傾出多余的棉膠液，將錐形瓶倒置于鐵圈上，待溶劑揮發(fā)完（此時膠膜已不沾手），用蒸餾水注入膠膜與瓶壁之間，使膠膜與瓶壁分離，將其從瓶中取出，然后注入蒸餾水檢查膠袋是否有漏洞，如無，則浸入蒸餾水中待用。3溶膠的純化 將冷至約50 的Fe(OH)

6、3溶膠轉(zhuǎn)移到珂羅酊袋，用約50 的蒸餾水滲析，約10 min換水1次，滲析7次。4將滲析好的Fe(OH)3溶膠冷至室溫，測定其電導率，用0.1 mol/L KCl溶液和蒸餾水配制與溶膠電導率相同的輔助液。5測定Fe(OH)3的電泳速度（1）用洗液和蒸餾水把電泳儀洗干凈（三個活塞均需涂好凡士林）。（2）用少量滲析好的Fe(OH)3溶膠洗滌電泳儀23次，然后注入Fe(OH)3溶膠直至膠液面高出活塞2、3少許，關閉該兩活塞，倒掉多余的溶膠。（3）用蒸餾水把電泳儀活塞2、3以上的部分蕩洗干凈后，在兩管內(nèi)注入輔助液至支管口，并把電泳儀固定在支架上。（4）如圖2將兩鉑電極插入支管內(nèi)并連接電源，開啟活塞4使

7、管內(nèi)兩輔助液面等高，關閉活塞4，緩緩開啟活塞2、3（勿使溶膠液面攪動）。然后打開穩(wěn)壓電源，將電壓調(diào)至150 V，觀察溶膠界面移動現(xiàn)象及電極表面出現(xiàn)的現(xiàn)象。記錄30 min內(nèi)界面移動的距離。用繩子和尺子量出兩電極間的距離。注意事項：1在制備珂羅酊袋時，待溶劑揮發(fā)干后加水的時間應適中，如加水過早，因膠膜中的溶劑還未完全揮發(fā)掉，膠膜呈乳白色，強度差不能用。如加水過遲，則膠膜變干、脆，不易取出且易破。2溶膠的制備條件和凈化效果均影響電泳速度。制膠過程應很好地控制濃度、溫度、攪拌和滴加速度。滲析時應控制水溫，常攪動滲析液，勤換滲析液。這樣制備得到的溶膠膠粒大小均勻，膠粒周圍的反離子分布趨于合理，基本形成

8、熱力學穩(wěn)定態(tài)，所得的電位準確，重復性好。3滲析后的溶膠必須冷至與輔助液大致相同的溫度（室溫），以保證兩者所測的電導率一致，同時也可避免打開活塞時產(chǎn)生熱對流而破壞了溶膠界面。滲析時蒸餾水每次約350400mL,溫度6575，換水7次，每次10min，電導率為0.005。五數(shù)據(jù)記錄及處理1. 數(shù)據(jù)記錄：時間（min）左（，紅色）右（，黑色）012.312.03010.012.8409.013.1508.713.4608.413.7807.814.21007.07.92. 數(shù)據(jù)處理：D:溶液界面移動距離（m） t:膠體電泳時間 E:電泳儀兩極間接上的電位差（V）L：兩相間的相距離（m）鉑片之間整個U型溶液的距離，用繩子量得為65cm。U=