溶胶的制备及性质测定

（3） 胶体的纯 化 。 将冷 至 70oC 的 Fe（OH）3溶 胶 ， 转 移到半透膜中， 用 50oC 的蒸馏水渗析， 1 小时换水一次， 渗析 5 次。
（4） 测定Fe （OH）3的电泳速度。 ①用 洗 液 和 蒸 馏 水 把电泳仪洗净。 ②用少量 Fe（OH）3溶胶洗涤电泳仪 2 次， 再注入 Fe（OH）3溶胶至液面高出活塞 2、 3 少许。 ③用蒸 馏水把电泳仪活塞 2、 3 以上部分冲洗干净后， 在两管内 注入辅助液至支管口。 ④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， 缓缓开启活塞 2、 3， 打开稳压电源， 将电压调 至 150V， 观察溶胶液面移动现象及电极表面现象， 记下界面电泳 0.5cm 所用的时间后， 改变电流方向， 电泳使界面水平， 再记界面电泳 0.5cm 所用的时间， 记下 3 次接近的数据。 ⑤抛弃电泳管中试液， 冲洗干净。 ⑥聚沉值的测定。 加 入电解质使溶胶发生聚沉， 目测确定溶胶发生聚沉时加 入电解质的量， 发生混浊即算聚沉。
(cm) （v）
电泳 时间 （s）
电极 距离 (cm)
溶胶两界 面间的距
离(cm)
ζ电位 （用Ⅰ 公式计 算）(mv)
ζ电位 （用Ⅰ公 式计算）
(mv)
0.5 150 123.9 34.7 21.5 117.4 173.3
1.0 150 245.2 34.7 21.1 118.7 172.6
1.5 150 358.5 34.7 22.4 121.8 175.7
而言， 可以将物质区分为两类： 易扩散的， 如蔗糖、 食
盐、 硫酸镁及其他无机盐类； 难扩散 的 ， 如 蛋 白 质 、 Fe
（OH）3、 Al（OH）3及其 他 大 分 子 化 合 物。 在 溶 液 中 前 一 类
物质能通过半透膜， 后一类物质则不能透过半透膜。 当
蒸去水分后前一类物质析出晶体， 后一类物质则得到胶
界面几乎不再上升。
１５０
2009 年 7 月 （ 中 旬 ） 总 第 156 期
产学研荟萃
表2 以NaCl溶液为导电液测得的ζ电位
界面移动 外加电压 电泳时间 电极距离
ζ电位(mv)
距离(cm)
（v）
（s）
(cm)
0.5
150
332.4
34.7
43.8
1.0
150
615.6
34.7
47.3
注： ①调节NaCl溶液电导率为8.89μs/cm。 ②电泳时界面不如以KCl溶液为导电液清 晰 ，且在10分钟
5
1
溶胶， 以上盛辅助液。
4
2.仪 器 与 试 剂 ： 电 导 率
仪、 U 型电泳管、 三氯化
3 铁、 火棉胶、 碘化钾、 硝酸
2
银、 去离子水。
3.实验步骤。
（1） 0Fe（OH）3 溶胶的制 备 。 250mL 烧 杯 中 加 入
200mL 蒸 馏 水 ， 电 炉 加 热 至 沸 腾 。 再 量 取 10mL8% 的
FeO+被优先吸附在 Fe（OH）3固体表面， 形成带电颗粒。 本 实 验 是 在 一 定 外 加 电 场 强 度 下 ， 通 过 测 定 Fe
（OH）3胶 粒 的 电 泳 速 度 然 后 计 算 出 ζ 电 位 。 实 验 用 诺 维
奇-付其曼 U 形电泳仪， 如下图： 活塞 2， 3 以下盛待测
2.5
150
434.2
34.7
167.7
3.0
150
523
34.7
166.9
3.5
150
625.1
34.7
162.9
4.0
150
713.5
34.7
163.2
注： ①调节HCl溶液电导率为8.89μs/cm。 ② 电 泳13分 钟 后 开 始 聚 沉 ，界 面 变 得 模 糊 ，难 以 确 认 。
表4 以K2SO4溶液为导电液测得的ζ电位
状物。 他认为可以把物质区分为晶体和胶体两类。 另一
方面是关于胶体溶液的制备， 他发现有许多通常不溶解
物质在适当条件下可以分散在溶剂中形成貌似均匀溶液，
从外表看和通常真溶液没什么差别， 但从扩散速度、 渗
透能力来看则属于胶体物质范围， 因此将其称为溶胶。
生物化学中， 根据不同蛋白质分子、 核酸分子电泳速度
表1 以KCl溶液为导电液测得的ζ电位
界面移动 外加电压 电泳时间 电极距离
ζ电位(mv)
距离(cm)
（v）
（s）
(cm)
0.5
150
330
34.7
44.1
1.0
150
602.9
34.7
48.3
1.5
150
851.3
34.7
51.3
注： ①调节 KCl 溶液电导率为 8.89μs/cm。 ② 电 泳 12 分 钟 后 开 始 出 现 聚 沉 ， 16 分 钟 后 大 量 聚 沉 ，
左右开始出现聚沉现象。
表3 以HCl溶液为导电液测得的ζ电位
界面移动 外加电压 电泳时间 电极距离
ζ电位(mv)
距离(cm)
（v）
（s）
(cm)
0.5
150
84.6
34.7
172.0
1.0
150
169.3
34.7
171.9
1.5
150
254.7
34.7
171.4
2.0
150
340.9
34.7
170.7
参考文献： [1]谢 秀 梅,姚 夙 等.Fe（OH）3溶 胶ζ电 位 测 定 中 导 电 液 的 选 择 问 题[J].临 沂 师 范 学 院 学 报 ,2004,(06). [2]权龙,李风 兰等.应用 数 字仿 真技 术,提 高 电 液 伺 服 课 教 学 效 果 [J].太 原 理 工 大 学 学 报(社 会 科 学 版 ),2001,(01). [3]高 建 臣,吴 平 东.电 液 位 置 系 统 的 模 糊 控 制 器 中 选 择 知 识 库 的 原 则 [J].管 理 科 学 文 摘,1极距离
ζ电位(mv)
距离(cm)
（v）
（s）
(cm)
0.5
150
396.1
34.7
36.7
1.0
150
751.8
34.7
38.7
注： ①调节 K2SO4溶液的电导率为8.89μs/cm。 ②电泳3分钟即开始聚沉。
表5 以最终渗析液为导电液测得的ζ电位
界面移 外加 动距离 电压
2.0 150 472.5 34.7
22.8
123.2 176.0
2.5 150 578.1 34.7
23.1
125.8 178.5
3.0 150 795.4 34.7
23.6
127.5 178.6
3.5 150 795.4 34.7
25.0
128.1 172.8
注： ①最终渗析液的电导率为3.95μs/cm。 ② 电 泳 时 界 面 颜 色 较 淡 ，8分 钟 左 右 即 有 聚 沉 现 象 出 现 。
FeCl3 溶 液 ， 搅 拌 逐 滴 加 入 上 述 沸 水 中 。 即 得 棕 红 色 的 Fe（OH）3溶胶， 冷却待渗析。
（2） 半透膜的制备。 将 20ml 棉胶液倒入 250ml 锥形 瓶， 转动锥形瓶使瓶内壁均匀铺展一层液膜， 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， 然后注入蒸馏水检查胶袋是否有漏洞， 如无 则浸入蒸馏水中待用。
公式Ⅰ: ζ= 4πηv ×9×109， E=V/L； DE
公式Ⅱ: ζ= 4πηv ×9×109， 其中电位梯度 E DE
即 H= k k0
V
。
（L-Lr） +Lr
（2） 溶胶的沉聚。 取试管6支， 依次编号 ， 将 第 6 支定为 “对照” 管。 在 1 号试管注入 10ml2.5M NaCl， 在
4.数 据 处 理 。 （1） 溶胶电泳。 用水解法制备 Fe （OH）3溶胶， 经渗 析 纯 化 后 ， 最 后 电 导 率 为 8.89μs/cm， 分 别 以 KCl、 NaCl、 HCl、 K2SO4 溶 液 及最终 渗析液为 辅助液 ， 调 节 辅 助液电导率与溶胶电导率相同电导率为 3.95μs/cm。 氢氧 化铁溶胶带正电性， 测数据如表 1 至表 5 所示：
2～5 号和对照等五支试管中各加入蒸馏水 9ml， 从 1 号试 管 中 取1ml NaCl放 入2号 试 管 中 ， 又 从 2 号 试 管 中 取 出 1ml 溶 液 放 入 3 号 试 管 ， 依 次 从 上 一 编 号 试 管 吸 取 1ml NaCl 溶液， 直至 5 号试管， 最后从 5 号管中取出 1ml 溶 液 弃 之 用 移 液 管 向 上 述 1～5号 试 管 及 对 照 管 中 各 加 入 已 净 化好的Fe（OH）3溶胶 1ml， 记下时间， 观察 1～5 号管聚沉 情况， 与对照管进行比较， 找出最后一支有沉淀试管， 该管的浓度即为近似聚沉值Cˊ， 记入表格内分别用 NaCl， MgCl2， AlCl3 沉聚Fe（OH）3溶胶， 结果如表6所示：
表6 异电性离子价与聚沉值之间的关系
异电性 离子价
聚沉值 （m mol /dm3）
聚沉值比
按 C 聚沉∝ 关系计算 之值
1
55
1
2
0.69
0.013
3
0.091
0.0017
1 0.016 0.0013
二、 实验总结与讨论 1.实验 中 电 位 对 辅 助 液 成 分 十 分 敏 感 ， 最 好 用 该 胶 体 溶 液 的 超 滤 液 ， l—l 型 电 解 质 组 成 的 辅 助 液 多 选 用 KCl 溶液， 因为 K+与 Cl-的迁移速率基本相同。 2.由化 学 反 应 得 到 的 溶 胶 都 带 有 电 解 质 ， 用 热 水 渗 析是为了提高渗析效率， 保证纯化效果。 3.如果 被 测 溶 胶 没 有 颜 色 ， 则 与 辅 助 液 的 界 面 肉 眼 观察不到， 可利用胶体的光学性质—乳光或利用紫外光 的照射而产生萤光来观察其界面的移动。 4.溶 胶 —凝 胶 法 与 其 它 方 法 相 比 具 有 独 特 的 优 点 。 ①由于所用原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度溶液， 因而反应物之间很可能在分子水平上被均匀地混合。 ② 由于经过溶液反应步骤， 很容易均匀定量地掺入一些微 量元素， 实现分子水平上的均匀掺杂。 ③一般认为， 溶 胶—凝胶体系中组分扩散是在纳米范围内， 而固相反应 时组分扩散是在微米范围内， 因此反应容易进行温度较 低。 ④溶胶粒子带电主要原因： 第一， 吸附： 胶粒具有 表面积大， 较高表面能， 因此易于吸附其它物质， 吸附 正离子 （或负离子） 带正电 （或带负电）。 固体若为离子 晶体， 则服从法扬斯规则： 溶液中某种离子能与晶体上 符号相反离子生成难溶或电离度很小的化合物， 则离子 晶体表面对这种离子有强烈的吸附作用。 第二， 电离： 固体与分散介质接触时， 固体表面会发生电离， 有一种 离子溶于液相中， 使胶粒带电。