胶体制备和电泳实验

实验三十胶体制备和电泳实验
1、实验目的：
①掌握电泳法测定ξ电位的原理；
②测定Fe（OH）3溶胶的ζ电位的技术。

2、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它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荷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，荷电的胶粒携带其周围一定厚度的吸附层向相反电荷的电极移动，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电势产生一电势，该电势称为电动电势，也称ζ电势。

它随吸附层内离子浓度、电荷性质的改变而变化。

ζ电势与胶体的稳定性有密切的关系，ζ电势的绝对值越大，表明胶粒荷电越多，胶粒间斥力越大，胶粒越稳定，本实验采用电泳法测量胶体的ζ电势，在外电场作用下，通过测定胶体在介质溶液中的相对移动，采用胶体界面移动法计算该胶体的ζ电势。

所用装置（电泳管）如下图所示：
本实验采用电泳法测量胶体的ζ电势，在外电场作用下，通过测定胶体在介质溶液中的相对移动，采用胶体界面移动法计算该胶体的ζ电势。

当带电的胶粒在外电场作用下迁移时，若胶粒的电荷为q,电极间的电
位梯度为E，则胶粒受到的静电场力为：
F1 = Eq
胶粒在介质中运动受到的阻力按斯托克斯定律为：
F2=Kπηr u
K——为与粒子形状有关的常数，对球状为5.4×1010V2S2kg-1m-1, 对棒状粒子为3.6×1010V2S2kg-1m-1；
η——为介质黏度（PaS）；
r ——为胶粒半径（m）；
u ——为胶粒相对移动速率（ms-1）。

若胶粒运动速率u恒定，则有F1=F2，即
qE=kπηr u （1）
根据静电学原理
ζ=q/εr （2）
（2）带入（1）得：
u=ζεE/Kπη（3）
利用界面移动法测量时，若测出时间t（s）时胶体界面移动距离S（m），两铂电极间电位差Φ(v)和电极间的距离L（m），则有
E=Φ/L,u=S/t （4）
代入（3）式，得：
S=(ζΦε/4πηL)t （5）
作S-t图，由直线斜率和已知得ε和η，可求ζ电势。

（1）（2）（3）（4）（5）式中：
S——为胶体界面移动的距离，
ζ——为胶体的电势，
Φ——为两电极间的电位差，
ε——为介电常数，
t——为时间，
η——为介质黏度，
L——为电极间距离，
E——为两电极间的电位梯度，
q——为胶粒的电荷，
r——为胶粒的半径。

3、试剂与仪器：
FeCl3溶液蒸馏水0.1mol/LKCl溶液棉胶液烧杯电炉测高仪电泳仪电导率仪
4、实验步骤：
4.1 准备工作
Fe(OH)3溶胶的制备：将0.5g无水FeCl3溶于20ml蒸馏水中，在搅拌的情况下将上述溶液滴入20mL沸水中（控制在4min~5min内滴完），然后再煮沸1min~2min，即制得Fe(OH)3溶胶。

将渗析好的Fe(OH)3溶胶冷至室温，测其导电率，用0.1mol/L KCL溶液和蒸馏水配制与溶胶电导率相同的辅助液。

4.2 测量工作
①用洗液和蒸馏水把电泳仪洗干净（三个活塞均需涂好凡士林）。

②用少量Fe(OH)3溶胶洗涤电泳仪2~3次，然后注入Fe(OH)3溶胶直至胶液面高出活塞2、3少许，关闭该两活塞，倒掉多余的溶胶。

③用蒸馏水把电泳仪活塞2、3以上的部分洗干净后在两管内注入0.1mol/L KCl 溶液和蒸馏水配制与溶胶电导率相同辅助液至支管口，并把电泳仪固定在支架上。

④将高压数显稳压电源的粗、细调节旋钮逆时针旋到底。

⑤按“＋”、“－”极性将输出线与负载相接，输出线枪式迭插座插入铂电极枪式迭插座尾。

⑥将市电连接到后面板电源插座。

⑦将两铂电极插入支管内并连接电源，开启活塞4，使管内两辅助液面等高，关闭活塞4，缓缓开启2、3（勿使溶胶液面搅动）。

然后打开稳压电源，将电源调至150V，观察溶胶面移动现象及电极表面现象。

记录30min内界面移动的距离（每隔5分钟，测量一次）。

用绳子和尺子量出两电极间的距离。

⑧实验结束后，先将高压数显稳压电源的粗调节旋钮逆时针旋到底，再将细调节旋钮逆时针旋到底。

5、数据记录与处理：
求ζ电势。

6、思考题：
①胶粒为什么会带电？何时带正电、何时带负电？
②为什么说ζ电位的数值能衡量溶胶的稳定性？
③在实验中哪些因素会影响实验的准确性？
7、注意事项
①高压危险，在使用过程中，必须接好负载后再打开电源。

②在调节粗调旋钮时，一定要等电压、电流稳定后，再调节下一档。

③输出线插入接线柱应牢固、可靠，不得有松动，以免高压打火。

④在调节过程中，若电压、电流不变化，是由于保护电路工作，形成死机，此时应关闭电源再重新按操作步骤操作。

此状态一般不会出现。

⑤不得将两输出线短接。

⑥若负载需接大地，可将负载接地线与仪器面板黑接线柱（┴）相连。