氢氧化铁胶体电动电位的测定(电泳法)

氢氧化铁胶体电动电位的测定氢氧化铁胶体电动电位的测定 一 目的要求一 目的要求 1 掌握电泳法测定 Fe OH 3 溶胶电动电势的原理和方法 2 通过实验观察并熟悉胶体的电泳现象 二 实验原理二 实验原理 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 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 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 3 溶胶通电后移动 借助测高仪测量胶粒运动的距离 用秒表记录时间 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 f1 Eq 胶粒在介质中受到的阻力为 f2 K ru 若胶粒运动速率 u 恒定 则 f1 f2 qE K ru 1 根据静电学原理 q r 2 将 2 代入 1 得 u E K 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 和电极间的距离 L 则有 E L u s t 4 代入 3 得 S 4 L t 作 S t 图 由斜率和已知得 和 可求 电势 电泳公式可表示为 上式中 为分散介质的粘度 为介电常数 25 时 0 000894Pa S 78 36 U 为加于电泳测定管两端的电压 V l 是两极间 的距离 cm u 是电泳速度 cm s 1 三 仪器与试剂三 仪器与试剂 Fe OH 3胶体 KCl 辅助溶液 活塞 辅助液 Fe OH 3胶体 铂片电极 图 2 14 1 电泳仪 电泳管 直尺 电泳仪 四 实验步骤四 实验步骤 1 洗净电泳管 然后在电泳管中加入 50ml 的 Fe OH 3 胶体溶液 用滴管 将 KCl 辅助溶液延电泳管壁缓慢加入 以保持胶体与辅助液分层明显 注意 电泳管两边必须加入等量的辅助液 2 辅助液加至高出胶体 10 厘米时即可 此时插入两个铂电极 将电泳管比 较清晰的一极插入阴极中 另一端插阳极 测量两电极之间的距离 3 打开电泳仪 将电压设置 60V 4 将电泳仪置于工作位置 同时记时 每 10 分钟记一次界面高度 5 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 6 抛弃电泳管中的试液 并冲洗干净 五 数据记录及其处理五 数据记录及其处理 实验环境 温度 始 29 0 末 29 1 大气压 始 101 72Kpa 末 101 60Kpa 电压 60V 两级间距离 26 42cm 26 55cm 26 70cm 平均 26 56cm 时间 min 05101520253035 位移 cm 9 609 319 249 008 818 618 488 65 y 0 0371x 9 5632 8 2 8 4 8 6 8 8 9 9 2 9 4 9 6 9 8 05101520253035 时间 min 辅助液高度 cm 根据趋势线得斜率为 0 0371 即电泳的速率为 u 0 0371cm min 1 6 18 10 2 m S 1 0 000894Pa S 78 36F m 1 U 60V l 26 56cm 0 2656m 代入公式得 3002 40 3 14 0 000894 78 36 6 18 10 2 60 0 0 2656 V 0 03488V 文献值 氢氧化铁溶胶 0 044V 与理论值相比偏小 有一定误差 相对误差为 0 03488 0 044 0 044 20 72 误差主要来源是 两级间的距离 l 是用细线在 U 型管外部测量得到的 不确定 性很高 在测量辅助液高度时 虽然液面分界处较清晰 但是还是比较难确 定胶体的最高点 测量有一定的视差 在处理数据是我舍去了第 35min 的点 在 35min 胶体液面上升并且已经与辅助液混合在一起模糊了 为了减少斜率的 误差而舍去 本实验的成功之处是 辅助液的电导与所测溶胶电导接近 消除电势梯度 使 电泳速率一致 从而使胶体移动界面清晰 这都是师兄的功劳 其次是在加辅 助液时要很小心很慢地加入 考验耐性 六 思考与讨论六 思考与讨论 1 如果电泳仪没有洗干净 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 若残留有微量电解质可能会使胶体聚沉而看不到电泳现象 可能会改 变 U 型管里胶体与辅助液的电导大小 产生电位梯度 使实验不能顺利进行 还可能会使胶体向相反方向发展 2 电泳速率的快慢与哪些因素有关 答 加电场强度影响大 外加电压大 速度快 与胶体和辅助液的电 导值大小有关 电导越大 电泳速度越快 两级间的距离 距离越短 速度 越快 还与温度有关 温度越高 胶体间的粘度降低 有利于电泳速度的提高 3 电泳中辅助液起什么作用 选择辅助液的依据是什么 答 辅助液的作用 使胶体能顺利通电发生电泳 是胶体电泳的介质 选择辅助液的依据 与胶体颜色反差要大 便于区分 较胶体比重要轻 界面 容易清晰 辅助液正负离子迁移的速度要相近 克服两臂中上升和下降速度不 等的困难 辅助液电导要近于溶胶 以消除其间的电位梯度 否则需要进行修 正 七 注意事项七 注意事项 1 电泳测定管须洗净 以免其它离子干扰 2 向电泳管中注入胶体时一定要缓缓地加入 保证胶体界面的清晰 3 注意胶体所带的电荷 不要将电极插错 6 在选取辅助液时一定