氢氧化铁胶体电动电位的测定（电泳法）

氢氧化铁胶体电动电位的测定（电泳法）
氢氧化铁胶体电动电位的测定
⼀、⽬的要求
1、掌握电泳法测定Fe(OH)3溶胶电动电势的原理和⽅法。

2、通过实验观察并熟悉胶体的电泳现象。

⼆、实验原理
在胶体溶液中，分散在介质中的微粒由于⾃⾝的电离或表⾯吸附其他粒⼦⽽形成带⼀定电荷的胶粒，同时在胶粒附近的介质中必然分布有与胶粒表⾯电性相反⽽电荷数量相同的反离⼦，形成⼀个扩散双电层。

在外电场作⽤下，荷点的胶粒携带起周围⼀定厚度的吸附层向带相反电荷的电极运动，在荷电胶粒吸附层的外界⾯与介质之间相对运动的边界处相对于均匀介质内部产⽣⼀电势，为ζ电势。

它随吸附层内离⼦浓度，电荷性质的变化⽽变化。

它与胶体的稳定性有关，ζ绝对值越⼤，表明胶粒电荷越多，胶粒间斥⼒越⼤，胶体越稳定。

本实验⽤界⾯移动法测该胶体的电势。

在胶体管中，以KCl为介质，⽤Fe(OH)3溶胶通电后移动，借助测⾼仪测量胶粒运动的距离，⽤秒表记录时间，可算出运动速度。

当带电胶粒在外电场作⽤下迁移时，胶粒电荷为q，两极间的的电位梯度为E，则胶粒受到静电⼒为f1=Eq
胶粒在介质中受到的阻⼒为f2=Kπηru
若胶粒运动速率u恒定，则f1=f2 qE=Kπηru (1)
根据静电学原理ζ=q/εr (2)
将(2)代⼊(1)得u=ζεE/Kπη (3)
利⽤界⾯移动法测量时，测出时间t 时胶体运动的距离S，两铂极间的电位差Φ和电极间的距离L，则有
E=Φ/L，u=s/t (4)
代⼊(3)得S=(ζΦε/4πηL)·t
作S—t图，由斜率和已知得ε和η，可求ζ电势。

电泳公式可表⽰为：
上式中η为分散介质的粘度，ε为介电常数，25℃时，η=0.000894Pa·S，ε=78.36，U为加于电泳测定管两端的电压（V），l是两极间的距离（cm），u是电泳速度（cm·s-1)。

Fe(OH)3胶体，KCl辅助溶液，
电泳管，直尺，电泳仪
图2.14.1 电泳仪
四、实验步骤
1．洗净电泳管，然后在电泳管中加⼊50ml的Fe(OH)3胶体溶液，⽤滴管将KCl 辅助溶液延电泳管壁缓慢加⼊，以保持胶体与辅助液分层明显，（注意电泳管两边必须加⼊等量的辅助液）。

2．辅助液加⾄⾼出胶体10厘⽶时即可，此时插⼊两个铂电极，将电泳管⽐较清晰的⼀极插⼊阴极中，另⼀端插阳极。

测量两电极之间的距离。

3．打开电泳仪，将电压设置60V。

4．将电泳仪置于⼯作位置，同时记时，每10分钟记⼀次界⾯⾼度。

5．测量7个点后停⽌实验，关闭电泳仪开关，⽤细绳测量电极两端的距离，测三次，记录数据。

6．抛弃电泳管中的试液，并冲洗⼲净。

五、数据记录及其处理
实验环境：温度：始：29.0℃末：29.1℃
⼤⽓压：始：101.72Kpa 末：101.60Kpa
电压：60V 两级间距离：26.42cm、26.55cm、26.70cm 平均：26.56cm
根据趋势线得斜率为：-0.0371，
即电泳的速率为u=0.0371cm·min-1=6.18×10-2 m·S-1
η=0.000894Pa·S ε=78.36F·m-1 U=60V l=26.56cm=0.2656m
代⼊公式得：
ζ=3002[（40×3.14×0.000894）/78.36]×[6.18×10-2 /(60.0/0.2656)] V=0.03488V
⽂献值：氢氧化铁溶胶ζ= +0.044V
ζ与理论值相⽐偏⼩，有⼀定误差，相对误差为：（0.03488-0.044）/0.044=20.72%
误差主要来源是①两级间的距离l是⽤细线在U型管外部测量得到的，不确定性很⾼；②在测量辅助液⾼度时，虽然液⾯分界处较清晰，但是还是⽐较难确定胶体的最⾼点，测量有⼀定的视差；③在处理数据是我舍去了第35min的点，在35min胶体液⾯上升并且已经与辅助液混合在⼀起模糊了，为了减少斜率的误差⽽舍去。

本实验的成功之处是：辅助液的电导与所测溶胶电导接近，消除电势梯度，使电泳速率⼀致，从⽽使胶体移动界⾯清晰，这都是师兄的功劳。

其次是在加辅助液时要很⼩⼼很慢地加⼊，考验耐性。

六、思考与讨论
1、如果电泳仪没有洗⼲净，管壁上残留有微量的电解质，对电泳测量的结果将有什么影响？
答：若残留有微量电解质可能会使胶体聚沉⽽看不到电泳现象，可能会改变U型管⾥胶体与辅助液的电导⼤⼩，产⽣电位梯度，使实验不能顺利进⾏，还可能会使胶体向相反⽅向发展。

2、电泳速率的快慢与哪些因素有关？
答：①加电场强度影响⼤，外加电压⼤，速度快。

②与胶体和辅助液的电导值⼤⼩有关，电导越⼤，电泳速度越快。

③两级间的距离，距离越短，速度越快；还与温度有关，温度越⾼，胶体间的粘度降低，有利于电泳速度的提⾼。

3、电泳中辅助液起什么作⽤?选择辅助液的依据是什么？
答：辅助液的作⽤：使胶体能顺利通电发⽣电泳，是胶体电泳的介质。

选择辅助液的依据：与胶体颜⾊反差要⼤，便于区分；较胶体⽐重要轻，界⾯容易清晰；辅助液正负离⼦迁移的速度要相近，克服两臂中上升和下降速度不等的困难；辅助液电导要近于溶胶，以消除其间的电位梯度，否则需要进⾏修正。

七、注意事项
1、电泳测定管须洗净，以免其它离⼦⼲扰。

2、向电泳管中注⼊胶体时⼀定要缓缓地加⼊，保证胶体界⾯的清晰。

3、注意胶体所带的电荷，不要将电极插错。

6、在选取辅助液时⼀定要保证其电导与胶体电导相同。

本实验选取的是KCL作为辅助液。

7、每次时间要精确，四分钟时读取数据，避免因时间不准造成实验误差。

8、观察界⾯时应由同⼀个⼈观察，从⽽减⼩误差。

9、量取两电极的距离时，要沿电泳管的中⼼线量取，电极间距离的测量须尽量精确。