氫氧化鐵溶膠的電泳2023/4/18一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笳莆针娪痉y定Fe(OH)3溶膠電動(dòng)電勢的原理和方法。掌握Fe(OH)3溶膠的制備及純化方法。明確求算ζ公式中各物理量的意義。2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理1、溶膠的制備溶膠的制備方法可分為分散法和凝聚法。分散法是用適當(dāng)方法把較大的物質(zhì)顆粒變?yōu)槟z體大小的質(zhì)點(diǎn)；凝聚法是先制成難溶物的分子(或離子)的過飽和溶液，再使之相互結(jié)合成膠體粒子而得到溶膠。Fe(OH)3溶膠的制備就是采用的化學(xué)法即通過化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀態(tài)，然后粒子再結(jié)合成溶膠。2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理3、電動(dòng)電勢（ζ）當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同符號的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。

對于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來不同學(xué)者提出了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型；后來Stern又提出了Stern模型。2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理

Gouy和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引

和熱運(yùn)動(dòng)兩種效應(yīng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部

分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個(gè)離子厚

度稱為緊密層；另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動(dòng)的切動(dòng)面為AB面。2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動(dòng)時(shí)，緊密層會(huì)結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動(dòng)，所以滑移的切動(dòng)面由比Stern層略右的曲線表示。從固體表面到Stern平面，電位從0直線下降為

。2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理在Stern模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液之間的電位差稱為電位。電動(dòng)電勢亦稱為

電勢。在擴(kuò)散雙電層模型中，切動(dòng)面AB與溶液本體之間的電位差為電位；電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會(huì)使電位變小甚至改變符號。只有在質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)才顯示出電位，所以又稱電動(dòng)電勢。帶電的固體或膠粒在移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)的切動(dòng)面與液體本體之間的電位差稱為電動(dòng)電勢。2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理4、電動(dòng)電勢（ζ）測定方法宏觀法:測定溶膠與另一不含膠拉的無色導(dǎo)電溶液(輔助液)所形成的界面在電場中的移動(dòng)速率.微觀法:直接觀測單個(gè)膠粒在電場中的運(yùn)動(dòng)速率.本實(shí)驗(yàn)采用宏觀法測定電動(dòng)電勢（ζ）2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理

在Ｕ型管兩端各插入一支電極于輔助液中，電極按極性分別接在電泳儀的接線柱上，通電之后，即可看到界面發(fā)生了移動(dòng)，界面移動(dòng)速率u

與ζ電勢有如下關(guān)系：

Ｋ－與膠體形狀有關(guān)的常數(shù)，對于圓形柱粒子Ｋ＝４，對于球形粒子Ｋ＝６，對Ｆe(OH)3溶膠Ｋ＝４2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理π－圓周率η－介質(zhì)的粘度(Pa.s),1Pa=1N.m-2；水的粘度查《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》下冊附錄十七ε-介質(zhì)的介電常數(shù)(F.m-1),1F.m-1=1N.V-2

水的介電常數(shù)計(jì)算如下：Ｅ－電勢梯度(V.m-1)μ－界面移動(dòng)速率(m.s-1)φ－兩電極間的電勢差(V)d－兩電極間的距離(m)s－界面移動(dòng)的距離(m)l－界面移動(dòng)Ｓ距離所需要的時(shí)間(s)2023/4/18二、實(shí)驗(yàn)原理2023/4/18三、儀器與試劑電泳儀1臺；U型電泳管1個(gè)；電導(dǎo)率儀1臺；鉑電極2支；秒表1塊；電爐1個(gè)；錐形瓶(250ml,１只)；燒杯(500ml，3只；1000ml，１只)；500ml容量瓶４只0.5mol.L-1FeCl3,0.05mol.L-1AgNO3,0.01mol.L-1KCl,0.01mol.L-1KSCN,飽和CuCl22023/4/18四、實(shí)驗(yàn)操作步驟1.Fe(OH)3溶膠的制備及純化

(1)半透膜的制備

在一個(gè)內(nèi)壁潔凈、干燥的250mL錐形瓶中，加入約10mL火棉膠液，小心轉(zhuǎn)動(dòng)錐形瓶，使火棉膠液粘附在錐形瓶內(nèi)壁上形成均勻薄層，傾出多余的火棉膠于回收瓶中。此時(shí)錐形瓶仍需倒置，并不斷旋轉(zhuǎn)，待剩余的火棉膠流盡，使瓶中的乙醚蒸發(fā)至已聞不出氣味為止(此時(shí)用手輕觸火棉膠膜，已不粘手)。然后再往瓶中注滿水，(若乙醚未蒸發(fā)完全，加水過早，則半透膜發(fā)白)浸泡10min。倒出瓶中的水，小心用手分開膜與瓶壁之間隙。慢慢注水于夾層中，使膜脫離瓶壁，輕輕取出，在膜袋中注入水，觀察有否漏洞。制好的半透膜不用時(shí)，要浸放在蒸餾水中。2023/4/18四、實(shí)驗(yàn)操作步驟將2０0mL蒸餾水盛入400mL燒杯中煮沸，然后邊攪拌邊慢慢滴加10mL0.5mol.L-1FeCl3溶液，并不斷攪拌。加畢繼續(xù)保持沸騰5min，即可得到紅棕色的Fe(OH)3溶膠，其結(jié)構(gòu)式可表示為{［Fe(OH)3］m

nFeO+(n－x)Cl-}x+xCl-。在膠體體系中存在過量的H+、Cl-等離子需要除去。（2）水解法制備Fe(OH)3溶膠2023/4/18四、實(shí)驗(yàn)操作步驟２.KCl輔助液的制備將適量純化后的Fe(OH)3溶膠裝入50mL干燥的燒杯中，測定其在室溫下的電導(dǎo)率，然后在一燒杯中加入200mL蒸餾水，插入電導(dǎo)電極，邊攪拌邊緩慢滴加0.01mol.L-1KCl溶液，并同時(shí)測定其電導(dǎo)率，直至電導(dǎo)率與Fe(OH)3溶膠的電導(dǎo)率相等為止．2023/4/18四、實(shí)驗(yàn)操作步驟3.儀器的安裝

用蒸餾水洗凈電泳管后，再用少量溶膠洗一次，將滲析好的Fe(OH)3溶膠倒入電泳管中，使液面超過活塞(2)、(3)。關(guān)閉這兩個(gè)活塞，把電泳管倒置，將多余的溶膠倒凈，并用蒸餾水洗凈活塞(2)、(3)以上的管壁。打開活塞(1)，用自己配制的KCl溶液沖洗一次后，再加入該溶液，并超過活塞(1)少許。插入鉑電極按裝置圖所示連接好線路。2023/4/18四、實(shí)驗(yàn)操作步驟4.溶膠電泳速度的測定

接通直流穩(wěn)壓電源6，迅速調(diào)節(jié)輸出電壓為100V。關(guān)閉活塞(1)，同時(shí)打開活塞(2)和(3)，并同時(shí)記時(shí)和準(zhǔn)確記下溶膠在電泳管中液面位置，觀察溶膠面移動(dòng)現(xiàn)象及電極表面現(xiàn)象。記錄30min內(nèi)界面移動(dòng)的距離（每隔5分鐘，測量一次）,記下準(zhǔn)確的通電時(shí)間t和溶膠面上升的距離l，從伏特計(jì)上讀取電壓E，并且量取兩極之間的距離d。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，折除線路。用自來水洗電泳管多次，最后用蒸餾水洗一次。2023/4/18六、注意事項(xiàng)1、半透膜制備：一定要使整個(gè)錐形瓶的內(nèi)壁上均勻地附著一層火棉膠液，在取出半透膜時(shí)，一定要借助水的浮力將膜托出。2、Fe(OH)3溶膠制備：FeCl3一定要逐滴加入，并不斷攪拌。3、Fe(OH)3溶膠純化時(shí)，換水后要滲析一段時(shí)間再檢查Fe3+及Cl-的存在。4、電泳過程中要保持界面清晰（減少電泳管晃動(dòng)）。5、量取兩電極的距離時(shí)，要沿電泳管的中心線量取。

2023/4/18七、思考題本實(shí)驗(yàn)中所用的稀鹽酸溶液的電導(dǎo)為什么必須和所測溶膠的電導(dǎo)率相等或盡量接近？2.電泳的速度與哪些因素有關(guān)？3.在電泳測定中如不用輔助液體，把兩電極直接插入溶膠中會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？4.溶膠膠粒帶何種符號的電荷？為什么它會(huì)帶此種符號的電荷？

2023/4/18KCl溶液的電導(dǎo)率

C102κ/S·m-1t/℃C/mol·dm-31.0000.10000.02000.010005101520252627282930350.065410.074140.083190.092520.102070.111800.113770.115740.007150.008220.009330.010480.011670.012880.013130.013370.013620.013870.014120.015390.0015210.0017520.0019940.0022430.002