演示实验D胶体的电动现象实验.docxVIP

深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称：物理化学实验（2）实验项目名称：演示实验胶体的电动现象实验学院：化学与化工学院专业：指导教师：报告人：学号：班级：实验时间： 2012.12.21实验报告提交时间： 2012.12.27教务部制Ⅰ、目的要求1、了解胶体粒子的结构，了解电泳及电动现象的概念，掌握电动电势的意义。2、掌握应用电泳技术测定胶体溶液ζ电势的原理和技术。Ⅱ、实验原理在外电场作用下，胶体粒子在分散介质中作定向移动称为电泳。根据扩散双电层的物理模型，得到胶粒的ζ电势由下式表示，（XX-1）式中：ζ为电动电势，伏特；K为无量纲常数，球状胶粒K=6，棒状胶粒K=4；η为介质的粘度，Pa.s；u为胶粒相对移动速率，ms-1；ε=εrε0为介质的介电常数，Fm-1；E为电势梯度，Vm-1。对于电泳，式中，εr是介质相当于真卡的介电常数，本实验取81；ε0是真空的介电常数，8.85×10-12Fm-1；η是介质的黏度，本实验取0.001 Pa.s；E是电势梯度，Vm-1；u是电泳速率，ms-1.Ⅲ、实验仪器和实验试剂电渗仪1套电泳仪1套电渗实验高压直流电源1套电泳实验高压直流电源1套直流电流毫安表1个秒表1个恒温槽1台铜丝，直尺电导率仪1台FeCl3秒表1个火棉胶SiO2粉末KClⅣ、实验操作步骤（一） Fe(OH)3溶胶的制备和净化1、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。2、溶胶净化半透膜袋的制备：将约20mL火棉胶液倒入干净的250mL锥形瓶内，小心转动锥形瓶使瓶内壁均匀铺展一层胶膜，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，浸入蒸馏水中待用。3、溶胶的净化：将冷至约50℃的Fe(OH)3溶胶转移至半透膜袋中，袋外用约50℃的蒸馏水渗析净化，约10min换水1次，共渗析5次，或者渗析到用AgNO3溶液测定渗析纯化液中不再含有氯离子为止。（二） 电泳实验1、在干净的电泳仪各个活塞上涂一薄层凡士林，塞好活塞。打开活塞2、3，用少量Fe(OH)3溶胶洗涤电泳仪2—3次。将溶胶加入电泳仪的U形管1中，至液面略高于活塞2、3，关闭活塞，倒去活塞上方多余的溶胶。2、用辅助液润洗U形管活塞2、3以上部分三次，将电泳仪固定在铁架台上，从U形管口加入辅助液(以能浸没电极为度)，插入两铂电极，连接电源，缓缓打开活塞4，使两边液面等高，关闭活塞4。缓缓旋开活塞2、3，可得到溶胶和辅液问一清晰界面。3、接通电源，电压调至150 v左右。当界面上升至活塞2(或3)上少许时开始始计时，同时记录界面的位置，以后每隔10 min记录一次界面的位置，共测5次。关闭电源。4、用铜丝量出两电极间的距离l，共量3—5次，取其平均值。5、实验结束，将溶胶倒入指定瓶内，彻底洗净玻璃仪器，并将电泳仪内注满蒸馏水。Ⅴ、实验原始数据记录电压φ/V：80实验温度/℃：24.1介质的粘度/Pa.s 0.001介质的介电常数ε/Fm-1 81两极间距离l/m:0.301、0.301、0.301界面初始位置s0 /m：0.0415电导率： 28 时间/min05101520253035位移s/cm4.154.354.524.704.905.205.505.80Ⅵ、实验数据处理1、根据实验所得数据位移与时间关系，可作S-t图，如下所示：2、根据公式，计算电泳过程ζ电势。(参阅印永嘉p317，习题21)解：由实验所得S-t线性关系图得其斜率为0.046，即电泳速率u为0.046÷60÷100=7.857×10-6ms-1εr为81，ε0为8.85×10-12Fm-1，η是介质的黏度，本实验取0.001 Pa.s，E是电势梯度，为（80÷0.301）Vm-1则有ζ =ηu/(ε0εE)=(0.001×7.857×10-6)÷(8.85×10-12×81×80÷0.301)=0.0412VⅦ、实验思考题为什么电渗仪内不能有气泡，也不能漏气？答：如果有气泡的话，电路无法畅通，无法使得胶体移动，即会阻碍胶体的移动，使得胶体移动的距离不准确，产生误差，影响实验，使实验失败。2、连续通电使溶液不断发热，会引起什么后果?答：发热加剧布朗运动，电泳条带会弥散；电泳液蒸发严重，buffer浓度增加，电流加大，条带迷糊或成弧状且会造成电泳槽液温度升高，击穿电压降低，膜厚增加，漆膜外观不良，库伦效率降低。温度升高，槽液老化加速。3、电泳中辅助液的选择根据哪些条件?答：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