胶体制备及其Zeta电势的测定

胶体制备及其Zeta电势的测定

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基

础

化

学

实

验

实验十六胶体的制备及其Zeta电势的

测定

一、目的要求

（1）掌握电泳法测定ξ电势的原理与技术

（2）加深理解电泳是胶体中液相和固相在外电场作用下相对移动而产生的电性现象

二、基本原理

胶体溶液是一个多相体系，分散相胶粒和分散介质带有数量相等而符号相反的电荷，因此在相界面上建立了双电层结构。当胶体相对静止时，整个溶液时电中性。但在外电场作用下，胶体中的胶粒和分散介质反向相对移动时，就产生电位差，此电位差称为ξ电势。ξ电势是表征胶粒特性的重要物理量之一。ξ电势和胶体的稳定性有密切的关系，ξ值越大，表明胶粒电荷越多，胶粒之间斥力越大，胶体越稳定，反之不稳定。当ξ电势为零时，胶体稳定性最差，此时可观察到聚沉现象。因此无论制备或破坏胶体，均需要了解胶体的ξ电势。 在外电场作用下，若分散介质相对静态的分散相胶粒发生移动，称为电渗；若分散相胶粒对分散介质发生相对移动，则称为电泳。实质上，两者都是荷电粒子在电场作用下的定向移动。

ξ电势可通过电渗或电泳实验来测定。

当带电胶粒在外电场作用下迁移时，若胶粒的电荷为q ，两电极间的电位梯度为ω，则胶粒所受静电为：

ωq f =1

球形胶粒在介质中运动受到的阻力有斯托克斯定律可知为：

υπηr f 62=

若胶粒运动υ达到恒定，则有：

υπηωr q 6=

可得：

r

q πηω

υ6=

胶粒的带电性质通常用ξ电势而不用电量来表示，根据静力学原理

r

q εξ=

上式中，

r 为胶粒半径。带入得：

πη

ξεωυ6=

对于棒状胶粒，其电泳速度为

πηξεωυ4=

εω

πηυ

ξ4=

即为电泳公式。同样，若已知ηε,则通过测量ωυ,代入式（8）也可算出ξ电势。对于分散介质为水的胶体溶液，则有：

tV

sL

5.139=

ξ S 为t 时间内界面移动的距离；L 为两电极间的距离；V 为加在两电极间的电压。

三、实验步骤

（1）U 形管电泳仪：清洗U 型管电泳仪，若有介质会影响ξ电势的数值。 （2）负电碘化银胶体的制备：在400ml 烧杯中加入100ml0.01mol 3-⋅dm KI ，搅拌下用滴定管加入95ml0.01mol 3-⋅dm 3AgNO ，得到负电的碘化银胶体

（3）辅助液的配置。辅助液是指在界面电泳测定中与溶胶直接形成界面的液体。本实验用的辅助液为浓度为0.005mol 3-⋅dm 的KCL 水溶液

（4）负电AgI 溶胶的ξ电势的测定：取制备好的AgI 溶胶45ml ，加入5ml 水后将其用小漏斗从U 形管中间管道注入电泳仪U 形管底部至5cm 刻度处；再用两只滴管将电导率与胶体溶液相同的KCl 水溶液沿U 形管左右两壁的壁管，等量

徐徐加入至淹没电极，保持两液之间的界面清晰。轻轻将铂电极插入KCl 层中，切勿扰动液面。铂电极应保持垂直，并使两电极浸入液面下的深度相等，记下胶体的高度位置。

（5）+3Al 的加入对负电AgI 溶胶ξ电势的影响：取实验步骤2中制备的溶胶45ml ，加入5ml0.0001mol 3-⋅dm 33)(NO Al 水溶液按步骤四测定加入+3Al 后溶胶的

ξ电势。

四、数据处理

试验时电压V=200V ,室温T=22℃； 时间/min

左电极位置/cm

右电极位置/cm

两电极间的距离

L/cm

0 4.2 4.2 30.00 3 3.6 4.6 30.04 6 3.2 5.0 30.06 9 2.8 5.4 30.00 12 * 5.8 * 15

*

6.4

*

(*表示胶体液面模糊，无法测得准确值） 代入公式tV

sL

5.139=

ξ得：

=1ξ0.0465V =2ξ0.04656V =3ξ0.04743V =4ξ0.0465V

）（43214

1

ξξξξξ+++==0.04674V

五、提问思考

①如果电泳仪事先没有洗净，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：若管壁上残留有微量的电解质，会使胶体电量q 增大，使得测量的ξ电势偏

大。

②电泳速度的快慢与哪些因素有关？

答：由公式可知，电泳的速度υ与正比于所加的电位梯度ω、ξ电势以及介质常数ε, 反比于介质的黏度η。除此以外，电泳速度还和胶体溶液的用量，U型管大小，温度等因素有关。

③说明影响实验准确性的主要因素。

答：（1）电压不够稳定，导致测得的ξ电势值不准确。

（2）电泳仪没有清洗干净，使得ξ电势值偏大。