演示实验D胶体的电动现象实验

深圳大学实验报告课程名称：物理化学实验（2）
实验项目名称：演示实验胶体的电动现象实验
学院：化学与化工学院
专业：
指导教师：
报告人：学号：班级：实验时间：2012.12.21
实验报告提交时间：2012.12.27
教务部制
Ⅰ、目的要求
1、了解胶体粒子的结构，了解电泳及电动现象的概念，掌握电动电势的意义。

2、 掌握应用电泳技术测定胶体溶液ζ电势的原理和技术。

Ⅱ、实验原理
在外电场作用下，胶体粒子在分散介质中作定向移动称为电泳。

根据扩散双电层的物理模型，得到胶粒的ζ电势由下式表示，
（XX-1）
式中：ζ为电动电势，伏特；K 为无量纲常数，球状胶粒K=6，棒状胶粒K=4；η为介质的粘度，Pa.s ；u 为胶粒相对移动速率，ms -1；ε=εr ε0为介质的介电常数，Fm -1；E 为电势梯度，Vm -1。

对于电泳， 0(p316,8-28)r u
E
ηζεε=印永嘉
式中，
εr 是介质相当于真卡的介电常数，本实验取81； ε0是真空的介电常数，8.85×10-12Fm -1； η是介质的黏度，本实验取0.001 Pa.s ； E 是电势梯度，Vm -1； u 是电泳速率，ms -1.
Ⅲ、实验仪器和实验试剂
E
u
K
V επηζ=/
Ⅳ、实验操作步骤
（一）Fe(OH)3溶胶的制备和净化
1、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200mL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。

2、溶胶净化半透膜袋的制备：将约20mL火棉胶液倒入干净的250mL锥形瓶内，小心转动锥形瓶使瓶
内壁均匀铺展一层胶膜，倾出多余的棉胶液，将锥形瓶倒置于铁圈上，待溶剂挥发完（此时胶膜已不沾手），用蒸馏水注入胶膜与瓶壁之间，使胶膜与瓶壁分离，将其从瓶中取出，浸入蒸馏水中待用。

3、溶胶的净化：将冷至约50℃的Fe(OH)3溶胶转移至半透膜袋中，袋外用约50℃的蒸馏水渗析净化，
约10min换水1次，共渗析5次，或者渗析到用AgNO3溶液测定渗析纯化液中不再含有氯离子为止。

（二）电泳实验
1、在干净的电泳仪各个活塞上涂一薄层凡士林，塞好活塞。

打开活塞
2、3，用少量Fe(OH)3溶胶洗
涤电泳仪2—3次。

将溶胶加入电泳仪的U形管1中，至液面略高于活塞2、3，关闭活塞，倒去活塞上方多余的溶胶。

2、用辅助液润洗U形管活塞2、3以上部分三次，将电泳仪固定在铁
架台上，从U形管口加入辅助液(以能浸没电极为度)，插入两铂电极，
连接电源，缓缓打开活塞4，使两边液面等高，关闭活塞4。

缓缓旋开活
塞2、3，可得到溶胶和辅液问一清晰界面。

3、接通电源，电压调至150 v左右。

当界面上升至活塞2(或3)上少许
时开始始计时，同时记录界面的位置，以后每隔10 min记录一次界面的
位置，共测5次。

关闭电源。

4、用铜丝量出两电极间的距离l，共量3—5次，取其平均值。

5、实验结束，将溶胶倒入指定瓶内，彻底洗净玻璃仪器，并将电泳仪
内注满蒸馏水。

Ⅴ、实验原始数据记录
电压φ/V：80 实验温度/℃：24.1
介质的粘度/Pa.s 0.001 介质的介电常数ε/Fm-1 81
两极间距离l/m: 0.301 、0.301 、0.301
界面初始位置s0 /m：0.0415 电导率：28
Ⅵ、实验数据处理
1、根据实验所得数据位移与时间关系，可作S-t图，如下所示：
2、根据公式
(p316,8-28) r
u
E
η
ζ
εε
=印永嘉，计算电泳过程ζ电势。

(参阅印永嘉p317，习题21) 解：由实验所得S-t线性关系图得其斜率为0.046，即电泳速率u为0.046÷60÷100=7.857×10-6ms-1εr为81，ε0为8.85×10-12Fm-1，η是介质的黏度，本实验取0.001 Pa.s，E是电势梯度，为（80÷
0.301）Vm-1
则有ζ =ηu/(ε0εE)=(0.001×7.857×10-6)÷(8.85×10-12×81×80÷0.301)=0.0412V
Ⅶ、实验思考题
1、为什么电渗仪内不能有气泡，也不能漏气？
答：如果有气泡的话，电路无法畅通，无法使得胶体移动，即会阻碍胶体的移动，使得胶体移动的距离不准确，产生误差，影响实验，使实验失败。

2、连续通电使溶液不断发热，会引起什么后果?
答：发热加剧布朗运动，电泳条带会弥散；电泳液蒸发严重，buffer浓度增加，电流加大，条带迷糊或成弧状且会造成电泳槽液温度升高，击穿电压降低，膜厚增加，漆膜外观不良，库伦效率降低。

温度升高，槽液老化加速。

3、电泳中辅助液的选择根据哪些条件?
答：实验中辅助液的选择十分重要，要求辅助液的电导率与溶胶的一致，避免因界面处电场强度的突变造成两臂界面移动速度不等产生界面模糊。

4、本实验所用的稀NaCl溶液的电导为什么必须和所测溶胶的电导尽量接近?
答: 对辅助液的选择是由于ζ电位对辅助液成分十分敏感，K +与Cl-–迁移速率基本相同，要求电导相等，是要避免因界面处电场强度突变造成两壁界面移动速度不等产生的界面模糊。

5、电泳速率的快慢与哪些因素有关?
答：影响电泳因素：带电离子的大小，形状，离子表面的电荷数目，溶剂中电解质的种类，离子强度，pH，温度及所加的电压等。

6、本实验中电泳仪为什么要求洗涤干净？
答：如果电泳仪事先没清洗干净，管壁上残留有微量电解质，可能生成胶体凝聚，导致毛细管堵塞。

7、要准确测定胶体的电泳速度必须注意哪些问题?
答: ①电压要足够,稳定;②电路畅通;③溶液保证畅通无气泡;④电泳管要洗干净,不能有杂质或其它电解质存在;⑤溶胶要充分渗析;⑥实验中产生的气泡要少;⑦要精确测量界面上升的距离和所需的时间等。

注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。