南京大学化学化工学院物理化学实验教案邱金恒胶体电泳速度的测定实验目的掌握凝聚法制备Fe（OH）3溶胶和纯化溶胶的方法观察溶胶的电泳现象并了解其电学性质，掌握电泳法测定胶体电泳速度和溶胶ζ电位的方法。实验原理图1扩散双电层模型溶胶是一个多相体系，其分散相胶粒的大小约在1nm～1um之间。由于本身的电离或选择性地吸附择性地吸附一定量的离子以及其它原因所致，胶粒表面具有一定量的电荷；胶粒周围的介质分布着反离子。反离子所带电荷与胶粒表面电荷符号相反，数量相等。整个溶胶体系保持电中性。胶粒周围的反离子由于静电引力和热扩散运动的结果形成了两部分——紧密层和扩散层。紧密层约有一两个分子层厚。紧密吸附在胶核去面上．而扩散层的厚度则随外界条件(温度，体系中电解质浓度及其离子的价态等)而改变，扩散层中的反离子符合玻兹曼分布。由于离子的溶剂化作用，紧密层结合着一定数量的溶剂分子，在电场的作用下，它和胶粒作为一个整体移动，而扩散层中的反离子则向相反的电极方向移动。这种在电场作用下分散相粒子相对于分散介质的运动称为电泳。发生相对移动的界面称为切动面，切动面与液体内部的电位差称为电动电位或ζ电位，而作为带电粒子的胶粒表面与液体内部的电位差称为质点的表面电。胶粒电泳速度除与外加电场的强度有关外，还与ζ电位的大小有关。面ζ电位不仅与测定条件有关，还取决于胶体粒子的性质。ζ电位是表征胶体特性的重要物理量之一，在研究胶体性质及其实际应用有着重要意义。胶体体的稳定性与ζ电位有直接关系，ζ电位绝对值越大，表明胶粒荷电越多，胶粒间排斥力越大，胶体越稳定。反之则表明胶体越不稳定。当ζ电位为零时．胶体的稳定性最差，此时可观察到胶体的聚沉。本实验是在一定的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。实验用拉比诺维奇-付其曼U形电泳仪，如图2所示。活塞2、3以下盛待测的溶胶，以上盛辅助液。在电泳仪两极间接上电位差E（V）后，在t（s）时间内溶胶界面移动的距离为D(m)，即胶粒电泳速度为：1.U型管2.3.4活塞5.电极6.弯管图2拉比诺维奇-付其曼U形电泳仪相距为l(m)的电极间的电位梯读平均值为：如果辅助液的电导率与溶胶的电导率相差较大，则在整个电泳管内的电位降是不均匀的，这时需用下式求H式中为溶胶两界面间的距离。从实验求得胶粒电泳速度后，可按下式求出ζ(V)电位：式中K为与胶粒形状有关的常数（对于球形粒子；对于棒形粒子，本实验胶粒为棒形）；为介质的粘度（）；为介质的介电常数。仪器与药品直流稳压电源1台；电导率仪1台；电泳仪1个；铂电极2个。三氯化铁（化学纯）；棉胶液（化学纯）实验步骤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。珂珞酊袋的制备将约20mL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（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，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。溶胶的纯化将冷至约50℃的Fe（OH）3溶胶转移倒珂珞酊袋，用约50℃的蒸馏水渗析，约10min换水1次，渗析5次。将渗析好的Fe(OH)3溶胶冷至室温，测其电导率，用0.1mol/LKCl溶液和蒸馏水配制与溶胶电导率相同的辅助液。测定Fe(OH)3的电泳速度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)。用少量Fe(OH)3溶胶洗涤电泳仪2次～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。用蒸馏水把电泳仪活塞2、3以上的部分荡冼千净后在两管内注入辅助液至支管口，并把电泳仪固定在支架上．如图2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(勿使溶胶液面搅动)。然后打开稳压电源．将电压调至150V，观察溶胶液面移动现象及电极表面现象．记录30min内界面移动的距离：用绳子和尺子量出两电极间的距离．数据记录与处理原始数据记录表1原始数据记录E/V149.8D/cm14.40-13．00=1.40l/cm62.9t/s30min=1800sT/℃18.2电导率/μSs-199.8(查表)/()80.10数据计算：电泳速度：平均电位梯度：ζ电位：胶体向负极迁移（胶体液面上升的一面），所以胶粒带正电荷。电极反应：正极：负极：思考题电泳速度与哪些因素有关？答：胶体粒子