華師物化溶膠制備、純化及穩(wěn)定性研究 (2)

1、溶膠的制備、純化及穩(wěn)定性研究輔助液的pH值的影響一、前言1、實(shí)驗(yàn)背景電泳法測(cè)定氫氧化鐵溶膠-電勢(shì)是大多數(shù)高?；瘜W(xué)專業(yè)開設(shè)的基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)之一, 要保證實(shí)驗(yàn)在有限的時(shí)間內(nèi)快速、準(zhǔn)確地取得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟都必須科學(xué)、合理設(shè)置。一是氫氧化鐵溶膠的制備；二是溶膠的純化；三是輔助液的選擇。每一步都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)速度，偏頗不可。本文從水解法制備Fe(OH)3溶膠、Fe(OH)3溶膠的純化、電泳實(shí)驗(yàn)、測(cè)定不同電解質(zhì)對(duì)Fe(OH)3溶膠的聚沉值等四個(gè)方面對(duì)Fe(OH)3溶膠的性質(zhì)進(jìn)行深入的探究。2、實(shí)驗(yàn)要求1、了解制備膠體的不同方法，學(xué)會(huì)制備Fe(OH)3溶膠。2、實(shí)驗(yàn)觀察膠體的電泳現(xiàn)象，

2、掌握電泳法測(cè)定膠體電動(dòng)電勢(shì)的技術(shù)。3、探討不同外加電壓、電泳時(shí)間、溶膠濃度、輔助液的pH值等因素對(duì)Fe(OH)3溶膠電動(dòng)電勢(shì)測(cè)定的影響。4、探討不同電解質(zhì)對(duì)所制備Fe(OH)3溶膠的聚沉值,掌握通過聚沉值判斷溶膠荷電性質(zhì)的方法。二、實(shí)驗(yàn)部分1、基本原理膠體現(xiàn)象無論在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還是在日常生活中，都是常見的問題。為了了解膠體現(xiàn)象，進(jìn)而掌握其變化規(guī)律，進(jìn)行膠體的制備及性質(zhì)研究實(shí)驗(yàn)很有必要。1、溶膠的制備溶膠的制備方法可分為分散法和凝聚法。分散法是用適當(dāng)方法把較大的物質(zhì)顆粒變?yōu)槟z體大小的質(zhì)點(diǎn)，如機(jī)械法，電弧法，超聲波法，膠溶法等；凝聚法是先制成難溶物的分子(或離子)的過飽和溶液，再使之相互結(jié)合成膠體

3、粒子而得到溶膠，如物質(zhì)蒸汽凝結(jié)法、變換分散介質(zhì)法、化學(xué)反應(yīng)法等。Fe(OH)3溶膠的制備就是采用化學(xué)反應(yīng)法使生成物呈過飽和狀態(tài)，然后粒子再結(jié)合成溶膠。2、溶膠的純化制成的Fe(OH)3溶膠溶液中常有其它雜質(zhì)存在,而影響其穩(wěn)定性,而且制得的Fe(OH)3水溶膠冷卻時(shí),反應(yīng)要逆向進(jìn)行,因此必須純化。常用的純化方法是半透膜滲析法。滲析時(shí)以半透膜隔開膠體溶液和純?nèi)軇?膠體溶液中的雜質(zhì),如電解質(zhì)及小分子能透過半透膜,進(jìn)入溶劑中,而大部分膠粒卻不透過. 如果不斷換溶劑,則可把膠體中的雜質(zhì)除去. 要提高滲析速度,可用熱滲析或電滲析的方法。3、溶膠的電動(dòng)電勢(shì)研究在膠體分散系統(tǒng)中，由于膠體本身電離，或膠體從分散

4、介質(zhì)中有選擇地吸附一定量的離子，使膠粒帶有一定量的電荷。顯然，在膠粒四周的分散介質(zhì)中，存在電量相同而符號(hào)相反的對(duì)應(yīng)離子。荷電的膠粒與分散介質(zhì)間的電位差，稱為電位。在外加電場(chǎng)的作用下，荷電的膠粒與分散介質(zhì)間會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。膠粒向正極或負(fù)極（視膠粒荷負(fù)電或正電而定）移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電泳。同一膠粒在同一電場(chǎng)中的移動(dòng)速度由電位的大小而定，所以x電位也稱為電動(dòng)電位。測(cè)定電位，對(duì)研究膠體系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有很大意義。溶膠的聚集穩(wěn)定性與膠體的電位大小有關(guān)，對(duì)一般溶膠，電位愈小，溶膠的聚集穩(wěn)定性愈差，當(dāng)電位等于零時(shí)，溶膠的聚集穩(wěn)定性最差。所以，無論制備膠體或破壞膠體，都需要了解所研究膠體的電位。原則上，任何一種膠

5、體的電動(dòng)現(xiàn)象(電泳、電滲、液流電位、沉降電位)都可以用來測(cè)定電位，但用電泳法來測(cè)定更方便。電泳法測(cè)定膠體電位可分為兩類，即宏觀法和微觀法。宏觀法原理是觀察與另一不含膠粒的輔助液體的界面在電場(chǎng)中的移動(dòng)速度。微觀法則是直接測(cè)定單個(gè)膠粒在電場(chǎng)中的移動(dòng)速度。對(duì)于高分散度的溶膠，如Fe(OH)3膠體，不易觀察個(gè)別粒子的運(yùn)動(dòng)，只能用宏觀法。對(duì)于顏色太淺或濃度過稀的溶膠，則適宜用微觀法。本實(shí)驗(yàn)采用宏觀法。宏觀法測(cè)定Fe(OH)3的電位時(shí)，在U形管中先放入棕紅色的Fe(OH)3溶膠，然后小心地在溶膠面上注入無色的輔助溶液，使溶膠和溶液之間有明顯的界面，在U形管的兩端各放一根電極，通電一定時(shí)間后，可觀察到溶膠與

6、溶液的界面在一端上升，另一端下降。膠體的電位可依如下電泳公式計(jì)算得到：式中K為與膠粒形狀有關(guān)的常數(shù)（球形為5.4´1010 V2 S2 kg-1 m-1，棒形粒子為3.6´1010 V2 S2 kg-1 m-1，為分散介質(zhì)的粘度（Pa×s），為分散介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),E為加于電泳測(cè)定管二端的電壓（V），L為兩電極之間的距離（m），S為電泳管中膠體溶液界面在t時(shí)間（s）內(nèi)移動(dòng)的距離（m），S/t表示電泳速度（ms-1）。式中S、t、E、L均可由試驗(yàn)測(cè)得。影響溶膠電泳的因素除帶電離子的大小、形狀、離子表面的電荷數(shù)目、溶劑中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度、溫度外，還與外加電壓、

7、電泳時(shí)間、溶膠濃度、輔助液的pH值等有關(guān)。根據(jù)膠體體系的動(dòng)力性質(zhì)，強(qiáng)烈的布朗運(yùn)動(dòng)使得溶膠分散相質(zhì)點(diǎn)不易沉降，具有定的動(dòng)力穩(wěn)定性。另一方面，由于溶膠分散相有大的相界面，具有強(qiáng)烈的聚結(jié)趨勢(shì)，因而這種體系又是熱力學(xué)的不穩(wěn)定體系。此外，由于溶膠質(zhì)點(diǎn)表面常帶有電荷，帶有相同符號(hào)電荷的質(zhì)點(diǎn)不易聚結(jié)，從而又提高了體系的穩(wěn)定性。4、溶膠聚沉值的測(cè)定帶電質(zhì)點(diǎn)對(duì)電解質(zhì)十分敏感，在電解質(zhì)作用下溶膠質(zhì)點(diǎn)因聚結(jié)而下沉的現(xiàn)象稱為聚沉。在指定條件下使某溶膠聚沉?xí)r，電解質(zhì)的最低濃度稱為聚沉值，聚沉值常用mmol.L-1表示。影響聚沉的主要因素是與膠粒電荷相反的離子的價(jià)數(shù)、離子的大小及同號(hào)離子的作用等。一般來說，反號(hào)離子價(jià)數(shù)越

8、高，聚沉效率越高，聚沉值越小，聚沉值大致與反離子價(jià)數(shù)的6次方成反比。同價(jià)無機(jī)小離子的聚沉能力常隨其水比半徑增大而減小，這一順序稱為感膠離子序。與膠粒帶有同號(hào)電荷的二價(jià)或高價(jià)離子對(duì)膠體體系常有穩(wěn)定作用，使該體系的聚沉值有所增加。此外，當(dāng)使用高價(jià)或大離子聚沉?xí)r，少量的電解質(zhì)可使溶膠聚沉；電解質(zhì)濃度大時(shí)，聚沉形成的沉淀物又重新分散；濃度再提高時(shí)，又可使溶膠聚沉。這種現(xiàn)象稱為不規(guī)則聚沉。不規(guī)則聚沉的原因是，低濃度的高價(jià)反離子使溶膠聚沉后，增大反離子濃度，它們?cè)谫|(zhì)點(diǎn)上強(qiáng)烈吸附使其帶有反離子符號(hào)的電荷而重新穩(wěn)定；繼續(xù)增大電解質(zhì)濃度，重新穩(wěn)定的膠體質(zhì)點(diǎn)的反離子又可使其聚沉。2、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)1、溶膠電動(dòng)電位研

9、究實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（1）在不同的電壓下測(cè)定電位，探討不同電壓的影響參考電壓大小：100V、150V、200V（2）在不同的電泳時(shí)間內(nèi)測(cè)定電位，探討不同電泳時(shí)間的影響 參考電泳時(shí)間：2min，4min，6min（3）改變?nèi)苣z的濃度為測(cè)定電位，探討不同溶膠濃度的影響 參考溶膠濃度：原濃度，原濃度的1/2，原濃度的1/4（4）改變輔助液的PH值測(cè)定電位，探討不同輔助液的影響 除HCl水溶液外，還可用KCl、NaCl的水溶液作輔助液2、溶膠聚沉值的測(cè)定實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)取5支試管加以標(biāo)號(hào)，在第一支試管中量取10mL濃度為2.5mol×L-1的KCl溶液，其余4支各量9mL蒸餾水。由第一支試管中移取1m

10、L溶液到第二支試管，混勻后，由第二支試管移取1mL到第三支試管，最后一支試管中移取1mL棄去。用移液管吸取Fe(OH)3溶膠，順次加入每一支試管中1mL，記下時(shí)間并將試管中液體搖勻，15min后進(jìn)行比較，測(cè)出使溶膠聚沉的電解質(zhì)最低濃度。5支試管中KCl濃度順次相差10倍。同法進(jìn)行0.1mol×L-1 K2SO4和0.01 mol×L-1 K3Fe(CN)6溶液的試驗(yàn)，求出不同價(jià)數(shù)離子聚沉值之比。3、儀器試劑電泳測(cè)定管1套，直流穩(wěn)壓器1臺(tái)，電導(dǎo)率儀1臺(tái)，pH計(jì)1臺(tái)，滴定管1支，鉑電極2根，停表1塊，直尺1把，軟線50cm，電爐1臺(tái)，1000mL燒杯1個(gè)，300mL燒杯1個(gè)，3

11、00mL錐形杯1個(gè)，100mL量筒1個(gè)，100mL燒杯2個(gè)，50mL燒杯6個(gè)，50mL錐形杯3個(gè)，10mL刻度移液管2支，1mL刻度移液管2支，試管12支，膠頭滴管5支。10%FeCl3溶液，3 mol×L-1 HCl溶液， NaCl溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的AgNO3及KCNS溶液，2.5 mol×L-1 KCl，0.1 mol×L-1 K2SO4及0.01 mol×L-1 K3Fe(CN)6溶液，0.5 mol×L-1 KCl，0.01 mol×L-1 K2SO4及0.001 mol×L-1 K3Fe(CN)6溶液，火棉膠，蒸

12、餾水。4、實(shí)驗(yàn)步驟1、水解法制備Fe(OH)3溶膠量取150mL蒸餾水，置于300mL燒杯中，先煮沸2min，用刻度移液管移取10% FeCl3溶液30ml，逐滴加入沸水中，并不斷攪拌，繼續(xù)煮沸3min，得到棕紅色Fe(OH)3溶膠。其結(jié)構(gòu)式可表示為mFe(OH)3n FeO+(n-x)Cl-x+×xCl- 。 2、Fe(OH)3溶膠的純化（1）制備半透膜：為了純化已制備好的溶膠，需要用半透膜。選擇一個(gè)300mL的內(nèi)壁光滑的錐形瓶，洗滌烘干，倒入約20mL火棉膠溶液，小心轉(zhuǎn)動(dòng)燒瓶，使火棉膠均勻地在瓶?jī)?nèi)形成一薄層，倒出多余的火棉膠，倒置燒瓶于鐵圈上，流盡多余的火棉膠，并讓乙醚蒸發(fā)，直至

13、用手指輕輕接觸火棉膠膜而不粘著為止。然后加水入瓶?jī)?nèi)至滿，浸膜于水中約10min，倒去瓶?jī)?nèi)的水。再在瓶口剝開一部分膜，在此膜與玻璃瓶壁間灌水至滿，膜即脫離瓶壁，輕輕地取出所成之袋，檢查是否有漏洞。（2）純化：把水解法制得的溶膠，置于半透膜袋內(nèi)，用線拴住袋口，置于1000mL燒杯中，加500mL蒸餾水，保持溫度60-70°C，進(jìn)行熱滲析。每半小時(shí)換一次水，并取出少許蒸餾水檢驗(yàn)其中Cl-和Fe3+離子，直到不能檢出離子為止。純化好的溶膠冷卻后保存?zhèn)溆谩?、電泳實(shí)驗(yàn)（1）配制輔助液用電導(dǎo)率儀測(cè)定純化好的Fe(OH)3溶膠的電導(dǎo)率，然后向一個(gè)100mL的小燒杯中加入蒸餾水，用滴管逐滴滴入3mo

14、l×L-1的KCl溶液，并測(cè)量此溶液的電導(dǎo)率，使其電導(dǎo)率與溶膠的電導(dǎo)率相等，此稀溶液即為待用的輔助液。（2）裝溶膠，連接線路電泳測(cè)定裝置如圖所示。電泳測(cè)定裝置圖將經(jīng)過純化后的溶膠從電泳管的漏斗處加入，到半漏斗處，此時(shí)慢慢打開活塞，趕走氣泡，即關(guān)閉（若有溶膠進(jìn)入U(xiǎn)型管中，應(yīng)用輔助液蕩洗干凈，關(guān)好漏斗塞及活塞，把輔助液倒干）。向U型管中加入輔助液到刻度10左右。把電泳管夾好固定在鐵架上并使垂直。把鉑電極插入U(xiǎn)型管中，打開漏斗塞，然后慢慢打開活塞（注意一定要慢）使膠體溶膠非常緩慢地上升，直到U型管兩邊膠體溶液上升至有刻度處，具有清晰的界面，且鉑電極鉑片浸入輔助液1cm左右時(shí)，關(guān)閉活塞。（3

15、）在不同的外加電壓下測(cè)定電位，探討不同外加電壓的影響打開電泳儀電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電壓為100伏特，讀出負(fù)極（或正極）界面所在的刻度，并同時(shí)按下停表計(jì)時(shí)，直到界面移動(dòng)0.5cm，記下停表的時(shí)間、界面移動(dòng)的準(zhǔn)確距離、電壓。用同樣方法再測(cè)一次，求平均值。記下兩鉑電極的距離L。調(diào)節(jié)電壓分別為150、200伏特，同法測(cè)定電位。（4）在不同的電泳時(shí)間內(nèi)測(cè)定電位，探討不同電泳時(shí)間的影響 參考電泳時(shí)間：2min，4min，6min（5）改變?nèi)苣z的濃度為測(cè)定電位，探討不同溶膠濃度的影響 參考溶膠濃度：原濃度，原濃度的1/2，原濃度的1/4（6）改變輔助液的PH值測(cè)定電位，探討不同輔助液的影響 除HCl水溶液外，還可

16、用KCl、NaCl的水溶液作輔助液4、測(cè)定不同電解質(zhì)對(duì)Fe(OH)3溶膠的聚沉值分兩步進(jìn)行，第一步測(cè)定近似聚沉值C，第二步測(cè)準(zhǔn)確聚沉值C。（1）取試管6支，編號(hào)為1，2，3，4，5和對(duì)照，在1號(hào)試管注入10 mL2.5 mol·L-1 KCl，在25號(hào)和對(duì)照等五支試管中各加入蒸餾水9mL，然后從1號(hào)試管中取1mL KCl放入 2號(hào)試管中，搖勻后，又從2號(hào)試管中取出1mL溶液放入3號(hào)試管中，依次從上一編號(hào)試管吸取1mL KCl溶液，直至5號(hào)試管，最后從5號(hào)管中取出1mL溶液棄之。用移液管向上述15號(hào)試管及對(duì)照管中各加入已凈化好的Fe(OH)3溶膠1mL，搖勻后，立即記下時(shí)間，靜置15m

17、in，觀察15號(hào)管的聚沉情況，與對(duì)照管進(jìn)行比較，找出最后一支有沉淀的管子，該管的濃度即為近似聚沉值C，并記入表格內(nèi)。編號(hào)12345對(duì)照2.5 mol·L-1 KCl/mL10.00蒸餾水/mL9.009.009.009.009.00搖勻后1 mL1 mL1 mL1 mL棄去溶膠Fe(OH)3 /mL1.001.001.001.001.001.00搖勻，靜置15min，求出近似聚沉值C。（2）制備濃度C的KCl溶液50ml。由2.5mol·L-1 KCl稀釋而得，根據(jù)C1V1= CV可求得V1的mL數(shù)。準(zhǔn)確量取2.5 mol·L-1 KCl溶液V1 mL至50 mL

18、的容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻即得濃度為C的溶液。（3）在（1）的15號(hào)試管中，保留具有近似聚沉值C濃度的試管，定它為試管，另取4支試管，編號(hào)為、，加上原對(duì)照一支又得一組6支管的排列。在號(hào)試管中分別加入8、6、4、2 mL的濃度為C的KCl溶液，再向上述各管中加入1、3、5、7 mL蒸餾水，搖勻后各加入1 mL Fe(OH)3溶膠，搖勻后靜置15 min，找出最后一支有沉淀的管子，用這支管子中的KCl的濃度Cn和相鄰未沉淀的管子KCl濃度Cn+1求出平均值，即得所求的準(zhǔn)確聚沉值C，即C=1/2(Cn+Cn+1)。把所觀察的現(xiàn)象和計(jì)算結(jié)果列入表中。編號(hào)IIIIIIIVV對(duì)照C KCl/mL

19、8.006.004.002.00蒸餾水/mL1.003.005.007.009.00溶膠Fe(OH)3 /mL1.001.001.001.001.00用上述完全相同的手續(xù)，測(cè)定0.1M K2SO4及0.01M K3Fe(CN)6對(duì)Fe(OH)3溶膠的聚沉值。三、結(jié)果與討論（一）水解法制備Fe(OH)3溶膠本實(shí)驗(yàn)用凝聚法制備Fe(OH)3溶膠，制備膠體時(shí)，一定要緩慢向沸水中逐滴加入FeCl3溶液，并不斷攪拌，否則，得到的膠體顆粒太大，穩(wěn)定性差。（二）溶膠的純化1、制備半透膜實(shí)驗(yàn)時(shí)，在錐形瓶上涂了一層火棉膠，用水洗出之后，裝水，發(fā)現(xiàn)制得的半透膜效果很好。事實(shí)上，制成的半透膜袋如有小漏洞，可以通過以

20、下方法進(jìn)行補(bǔ)救：拭干有洞的部分，用玻璃棒蘸少許火棉膠輕輕接觸洞口，使之粘滿即可。 2、溶膠的純化溶膠中的雜質(zhì)能透過半透膜,而膠粒的直徑輕大則不能透過,通過純化,可把膠體溶液中的雜質(zhì)除去。（由于純化過程用時(shí)很長(zhǎng)，該步驟由老師幫忙換水） 實(shí)際在滲析過程中,可以看到半透膜外的水呈褐黃色,初滲析時(shí),顏色較深些,隨著滲析次數(shù)的增加而變淡。說明有的Fe(OH)3膠體透過了半透膜。因膠體顆粒直徑有一定的范圍,滲析過程中透過半透膜的,是顆粒直徑比膜孔徑小的膠體,透過多少,要看制成的半透膜屬什么孔徑隔膜。隔膜孔徑比膠體小,則膠體不透過,反之則會(huì)透過。（三）電泳實(shí)驗(yàn) 為了更好地研究溶膠的電動(dòng)電勢(shì)，實(shí)驗(yàn)中分別對(duì)實(shí)驗(yàn)

21、電壓、電泳時(shí)間、溶膠濃度、介質(zhì)pH等四個(gè)因素進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)中只要能測(cè)出電位的大小，就可以大致判斷溶膠的穩(wěn)定性。因?yàn)閷?duì)于一般溶膠有這樣的規(guī)律：電位愈小，溶膠的聚集穩(wěn)定性愈差，當(dāng)電位等于零時(shí)，溶膠的聚集穩(wěn)定性最差。已知條件：膠體電導(dǎo)：186.0s/cm, KCl電導(dǎo)：186.0s/cm, 兩極間的距離：20.25cm。計(jì)算公式： ，K=3.6´1010 V2 S2 kg-1 m-1 ，=0.7973´10-3 Pa.s(t=30)，=76.0。分類實(shí)際電壓/V溶膠起始位置讀數(shù)/cm溶膠終點(diǎn)位置讀數(shù)/cm位置讀數(shù)之差/cm時(shí)間/s電位/V電位平均值/V電壓=100V第一次1051

22、4.6014.100.50182.20.06280.0618第二次10414.1013.610.49186.30.0607電壓=150V第一次15311.9111.400.51149.90.05380.0547第二次15211.4010.900.50142.00.0556電壓=200V第一次19810.8310.350.48101.40.05740.0574第二次20010.359.850.50104.60.05741、外加電壓（1）實(shí)驗(yàn)記錄（2）討論由文獻(xiàn)和資料可知，膠體進(jìn)行電泳時(shí)，外加電壓越大，膠粒的運(yùn)動(dòng)愈劇烈，使得膠粒不容易發(fā)生聚沉，穩(wěn)定性增強(qiáng)。所以隨著外加電壓E增大，膠體的電位也會(huì)增大

23、。2、電泳時(shí)間（1）實(shí)驗(yàn)記錄第一組數(shù)據(jù)：膠體電導(dǎo)：25.9s/cm KCl電導(dǎo)：25.9s/cm 兩極間的距離：19.5cm電源電壓(V)起始讀數(shù)(cm)終點(diǎn)讀數(shù)(cm)移動(dòng)距離(cm)時(shí)間(s)電位(V)電位平均值(V)第一次15814.8114.220.591200.078510.07809第二次15714.814220.580.07767第一次15814.8113.51.312400.087160.08577第二次15714.813.541.260.08437第一次15814.8112.881.933600.085610.08388第二次15714.812.961.840.08214（2

24、）討論當(dāng)外加電壓相同、電泳時(shí)間不同時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)，膠體的電位隨著電泳時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減小，溶膠的穩(wěn)定性下降。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻不呈此規(guī)律，原因是當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到四分鐘時(shí)，膠體分子已經(jīng)開始擴(kuò)散，是界面較難辨認(rèn)清楚，因此會(huì)造成一定的誤差。3、溶膠濃度（1）實(shí)驗(yàn)記錄當(dāng)濃度為1:1時(shí)，膠體電導(dǎo)率：40.1s/cm，KCl電導(dǎo)率：39.9s/cm 當(dāng)濃度為1:2時(shí)，膠體電導(dǎo)率：31.0s/cm，KCl電導(dǎo)率：31.1s/cm當(dāng)濃度為1:4時(shí)，膠體電導(dǎo)率：23.1s/cm，KCl電導(dǎo)率：23.3s/cm兩極間的距離L：22.4cm公式中K為3.6´1010 V2 S2 kg-1 m-1，=0.8606

25、15;10-3 Pa·s，=80-0.4（T-293）=80-0.4×（299.65-293）=77.34電源電壓(V)起始讀數(shù)(cm)終點(diǎn)讀數(shù)(cm)移動(dòng)距離(cm)時(shí)間(s)電位(V)電位平均值(V)濃度1:1第一次15314.6014.100.501530.06030.0613第二次13.6013.100.501480.0623濃度1:2第一次15414.0013.500.501160.07900.0800第二次13.0012.500.501140.0803濃度1:4第一次15514.0013.500.501260.07230.0712第二次13.0012.500.5

26、01300.0700（2）討論從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，溶膠的電位隨濃度的減小會(huì)先增大后減小，溶膠的濃度越大，穩(wěn)定性越差，濃度越低，凝膠時(shí)間越長(zhǎng)，穩(wěn)定性越好。低濃度的溶膠由于膠粒間距較大，離子間作用力小，溶膠可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定存在，電位較大。當(dāng)濃度增加時(shí)，單位體積內(nèi)膠粒數(shù)量增多，因布朗運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致膠粒間相互碰撞的幾率增加，離子間的作用力隨之增強(qiáng)，溶膠的總位能（膠?？拷鼤r(shí)排斥能與吸引能之和）因濃度的增大所導(dǎo)致的膠粒間距離降低而下降，此時(shí)溶膠的電位會(huì)減小，穩(wěn)定性降低。另一方面，帶電粒子之間的距離減小，相互作用增強(qiáng)，使緊密層與擴(kuò)散層所形成的雙電層厚度降低，由DLVO 理論可知，總位能也隨之降低，從而使膠體穩(wěn)定性

27、下降。但是，本實(shí)驗(yàn)中，溶膠的電位并不隨濃度的減小線性增大，而是先增大后減小。由溶膠的電位公式知，電勢(shì)的大小與粘度成正比,與介電常數(shù)成反比。當(dāng)濃度降低時(shí)，黏度減小，電位應(yīng)減小，但此時(shí)膠粒間距離因濃度減小而變大使電位的變大的增量更大，因此，溶膠的電位總體上增大。但是當(dāng)濃度降低較大，電位因溶液粘度的減小而降低得更多，此時(shí)電位就會(huì)減小。4、輔助液pH值（本小組負(fù)責(zé)）（1）實(shí)驗(yàn)記錄Fe(OH)3膠體電導(dǎo)率：31.6 S·cm-1實(shí)驗(yàn)溫度：25.9 計(jì)算公式：，K=3.6´1010 V2 S2 kg-1 m-1 ，=0.7973´10-3 Pa.s，=76.0，E=146 V

28、輔助液電導(dǎo)率/S·cm-1pH值兩電極間距離L/m界面移動(dòng)距離S/m電泳時(shí)間t/s電位/V電位平均值/VHCl31.64.320.2160.005990.08860.08611050.0836KCl31.75.640.2160.0051250.07020.07191190.0737NaCl31.65.510.2160.0051390.06310.06611270.0691（2）討論由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，輔助液pH值對(duì)電位的影響比較大。查閱文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)KCl溶液的pH值比NaCl溶液的小，實(shí)驗(yàn)當(dāng)天測(cè)得的結(jié)果相反，但兩者相差不大，造成的原因可能是儀器顯示數(shù)字不穩(wěn)定；先測(cè)量了HCl后測(cè)量NaC

29、l可能有少量溶液殘留在電極上，使NaCl pH值變小，而最后測(cè)量KCl則變大。所以，事實(shí)上，隨著輔助液pH值的增大，F(xiàn)e(OH)3溶膠的電位是逐漸減小的。原因是H+的遷移數(shù)大于K+、Na+，而Fe(OH)3膠粒帶正電，在同等電壓下Fe(OH)3溶膠吸附H+時(shí)，移動(dòng)的速率比吸附其他兩者大，從而導(dǎo)致電位增大。由文獻(xiàn)可知，F(xiàn)e(OH)3溶膠(文獻(xiàn)值)= 0.044V，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)以NaCl溶液為輔助液時(shí)，測(cè)出的電位與文獻(xiàn)值最為接近。（四）Fe(OH)3溶膠聚沉值的測(cè)定1、KCl作為聚沉劑（本小組負(fù)責(zé)）粗測(cè)：編號(hào)12345對(duì)照KCl濃度/(mol·L-1)2.52.5×

30、10-12.5×10-22.5×10-32.5×10-40是否聚沉是是是否否否結(jié)果：最后一支有沉淀的試管是3號(hào)試管，近似聚沉值為2.5×10-2 mol·L-1。精測(cè)：編號(hào)對(duì)照KCl濃度/(mol·L-1)2.5×10-22.0×10-21.5×10-21.0×10-20.5×10-20是否聚沉是是否否否否結(jié)果：最后一支有沉淀的試管是號(hào)試管，近似聚沉值為2.0×10-2 mol·L-1。準(zhǔn)確聚沉值：C=1/2(Cn+Cn+1)=1/2(2.0×10-2+1

31、.5×10-2)=17.5 mmol·L-1。粗測(cè)：編號(hào)12345對(duì)照KCl濃度/(mol/L) 2.52.5×10-12.5×10-22.5×10-32.5×10-40是否聚沉是是是否否否結(jié)果：最后一支有沉淀的試管是3號(hào)試管，近似聚沉值為2.5×10-2 mol/L。精測(cè)： 編號(hào)（粗測(cè)）對(duì)照KCl濃度/(mol/L) 0.0250.0200.0150.0100.0050是否聚沉是否否否否否結(jié)果：最后一支有沉淀的試管是號(hào)試管，近似聚沉值為0.025 mol/L。準(zhǔn)確聚沉值C=1/2（Cn+Cn+1）（0.025+0.020）

32、÷2 2.25×10-2 mol/L。2、 K2SO4作為聚沉劑編號(hào)（粗測(cè)）12345對(duì)照K2SO4濃度/(mol/L)0是否聚沉是是是是否否結(jié)果：最后一支有沉淀的管子是4號(hào)試管，近似聚沉值為mol/L。編號(hào)（精測(cè)）IIIIIIIVV對(duì)照K2SO4濃度/(mol/L)是否聚沉是是否否否否結(jié)果：最后一支有沉淀的管子是IV試管，濃度Cn為mol/L。準(zhǔn)確聚沉值C=1/2(Cn+Cn+1)= 1/2(+)= mol/L。3、K3Fe(CN)6作為聚沉劑粗測(cè)：編號(hào)（粗測(cè)）12345對(duì)照K3Fe(CN)6濃度/(mol/L) 0.010.0010.00010.000010.0000010是否聚沉是是是否否否結(jié)果：最后一支有沉淀的管子是3號(hào)試管，近似聚沉值為0.0001mol/L。精測(cè)：編號(hào)（精測(cè)）IIIIIIIVV對(duì)照K3Fe(CN)6濃度/(mol/L)0.0001 0是否聚沉是是是是否否結(jié)果：最后一支有沉淀的管子是IV試管，濃度Cn