氢氧化铁胶体电动电位的测定(电泳法) 实验报告

氢氧化铁胶体电动电位的测定(电泳法) 实验 深 圳 大 学 实 验 报 告 课 程 名 称: 物理化学实验 实验项目名称: 氢氧化铁胶体电动电位的测定(电泳法) 学 院: 化学与化工学院 专 业: 食品科学与工程 指 导 教 师: 龚晓钟 报 告 人: 学号: 班级: 同 组 人: 实 验 时 间: 2011-4-27 实验报告提交时间: 2011-5-18 教务处制 1 氢氧化铁胶体电动电位的测定(电泳法) 一、目的 (1)掌握电泳法测定Fe(OH)溶胶电动电势的原理和方法。 3 (2)通过实验观察并熟悉胶体的电泳现象。 二、基本原理 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他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性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，荷点的胶粒携带起周围一定厚度的吸附层向带相反电荷的电极运动，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内部产生一电势，为 ζ电势。 它随吸附层内离子浓度，电荷性质的变化而变化。它与胶体的稳定性有关，ζ绝对值越大，表明胶粒电荷越多，胶粒间斥力越大，胶体越稳定。 本实验用界面移动法测该胶体的电势。在胶体管中，以KCl为介质，用Fe(OH)溶胶通电后移动，借助测高仪测量胶粒运动的距离，用秒表时间，3 可算出运动速度。 当带电胶粒在外电场作用下迁移时，胶粒电荷为q，两极间的的电位梯度为E，则胶粒受到静电力为 f=Eq 1 胶粒在介质中受到的阻力为 f=Kπηru 2 若胶粒运动速率u恒定， 则 f=f qE=Kπηru (1) 12 根据静电学原理 ζ=q/εr (2) 将(2)代入(1)得 u=ζεE/Kπη (3) 利 用界面移动法测量时，测出时间t 时胶体运动的距离S，两铂极间的电位差Φ和电极间的距离L，则有 2 E=Φ/L， u=s/t (4) 代入(3)得 S=(ζΦε/4πηL)•t 作S—t图，由斜率和已知得ε和η，可求ζ电势。 三、仪器及试剂 Fe(OH)胶体，KCl辅助溶液，高位瓶，电泳管，直尺，电泳仪。 3 1 电极 2 KCl溶液 3 Fe(OH)溶胶 3 三、实验步骤 1(洗净电泳管和高位瓶，然后在电泳管中加入KCl 辅助溶液，使其高度至电泳管的一半，将电泳管固定在铁架台上。插入电极。(注意两电极口必须水平) 2(在高位瓶中加入40ml的Fe(OH)胶体溶液，赶走导管中的气泡，将其固定在3 铁架台上。 3(将高位瓶的毛细管由电泳管中间插入底部。缓慢打开活塞入Fe(OH)胶体。3一直没过电极。将导管从电泳管中慢慢取出。 4(打开电泳仪，将电压设置60V，将电泳管比较清晰的一极插入阴极中，另一端插阳极。 5(调好测高仪的水平仪，并记录电泳管阴极溶液界面的初始位置。 6(将电泳仪置于工作位置，同时记时，每4分钟记一次界面高度。 3 7(测量7个点后停止实验，关闭电泳仪开关，用细绳测量电极两端的距离，测三次，记录数据。 8(抛弃电泳管中的试液，并冲洗干净。、 四、数据记录与处理 实验前温度: 28.3 ? 大气压: 101.87 kpa 实验后温度: 27.7 ? 大气压: 100.76 kpa 电压:60.00 V 两极间距离L(cm): 32.90cm 已知:,=0.000894Pa.s , =78.36 U=60V L=32.90cm 时间/min 5 10 15 20 25 30 35 位移/cm 7.8 7.89 8.11 8.40 8.69 9.05 9.31 根据上表作图得: 9.5 9y = 0.0531x + 7.4029 2液面高度/cmR = 0.98098.5 8 7.5 7 010203040 时间/min 4 依据公式:S=(ζΦε/4πηL)•t和已知的η和ε就可算出ζ电位: 由图得斜率:K=ζφε/4πηL,0.0531 cm?min-1 查 得: ε=78.36 F/m η=0.8904mPa.s 测得电极间距为: L=32.90 cm 实验电压:φ=60v 将数值代入得: ζ, 4.172×10-6 V 五. 结果与讨论 实验测得Fe(OH)的电动势ζ, 4.172×10-6 V。 3 通过此次实验，掌握了电泳法测定Fe(OH)溶胶电动电势的原理和方法，同3 时观察和熟悉了胶体的电泳现象。 导致误差的可能原因: (1)仪器的干净程度要求很高,否则可能发生胶体凝聚,导致毛细管堵塞。故 一定要将仪器清洗干净。 (2)观察界面移动时,应由同一个人观察,从而减小误差。 (3)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)Fe(OH)胶体带正电。 3 六、思考题: 1、要准确测定胶体的电泳速度必须注意哪些问题? 答: ?电压要足够,稳定; ?电路畅通; ?溶液保证畅通无气泡; 5 ?电泳管要洗干净,不能有杂质或其它电解质存在; ?溶胶要充分渗析; ?实验中产生的气泡要少; ?要精确测量界面上升的距离和所需的时间等. 2、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? +-–: 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迁移速答 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。 3、如果电泳仪事先没清洗干净，管壁上残留有微量电解质，对电泳测量结果 有何影响, 答:可能生成胶体凝聚，导致毛细管堵塞。 指导教师批阅意见 成绩评定 指导教师签字: 年 月 日 6