1.实验目的

（1）观察溶胶的电泳现象并了解其电学性质，利用电泳方法测定该溶胶的ζ电势。

（2）明确求算ζ电势公式中各物理量的意义。

2.实验原理

溶胶粒子因从分散介质中吸附了一定量的离子或因自身的电离等原因，表面带有一定量的电荷。而在分散介质中，存在着异号离子——反离子，反离子所带的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的结果，形成了两个部分：一部分与胶粒结合，紧密附着在胶核的表面，形成固定吸附层或叫作斯特恩层，有1～2个分子的厚度；另一部分离子呈扩散状态分布在溶液中，它的厚度随外界条件（温度、系统中电解质浓度及其离子的价态等）而改变。在固定吸附层中，除反离子外，还有一些溶剂分子同时被吸附。反离子的电性中心所形成的假想面，称为斯特恩面。当固、液两相发生相对移动时，紧密层中吸附在固体表面的反离子和溶剂分子与固体粒子作为一个整体一起运动，其滑动面在斯特恩面稍外一些。滑动面与溶液本体之间的电势差，称为电动电势或ζ电势。

在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象，称为电泳。胶体粒子的移动方向取决于胶粒所带的电荷，胶粒的运动速度则由ζ电势决定。ζ电势的大小与胶粒的性质、介质成分及溶胶与电解质的浓度有关。通常ζ电势越小，溶胶越不稳定。

测定电泳的实验有多种方法，本实验用界面移动法测定Fe（OH）3溶胶的ζ电势。实验时，将溶胶置于U形管电泳仪的下半部，在上面小心添加另一种不含胶粒的无色导电液，使U形管两臂内的液面接触处有一清晰的界面，在外电场的作用下，测定界面的移动速度，即可根据亥姆霍兹公式计算出胶粒的ζ电势。

式中，H 为电势梯度，V·cm-1（H=E/L，E为外加电压，V；L为两电极间的距离，cm）；u为电泳速度，cm·s-1（u=d/t，u为溶胶界面移动的距离，cm，t为经历的时间，s）；η为液体黏度；D 为溶液的介电常数，对于水溶胶，η20℃=0.01005P（1P=10-1Pa·s-l，下同），η25℃=0.00894P，D=81。

3.仪器与试剂

烧杯（100mL、250mL）各1个；漏斗1个；滴管1个；电导率仪1台；电泳仪1台；秒表1个；直流稳压电源1个；半透膜。

FeCl3溶液（质量分数10%）；AgNO3溶液（质量分数1%）；KCNS溶液（质量分数1%）；KCl溶液（0.01mol·L-1）。

4.实验步骤

（1）Fe（OH）3溶胶的制备及纯化

方法见实验5相应内容。

（2）电势的测定

①导电辅助液的配制。将制备并纯化的Fe（OH）3溶胶放入烧杯中，用电导率仪测定溶胶的电导。将100mL，蒸馏水置于另一烧杯中，插入电极，一边搅拌一边滴加0.01mol·L-1的KCl溶液，并同时测其电导，直至其电导与Fe（OH）3溶胶的电导相等。(www.daowen.com)

②用橡皮管将漏斗与U形管接好，关闭活塞，从漏斗处注入一定量的Fe（OH）3溶胶。

③将漏斗与U形管分别固定，从U形管口处加入一定量的KCl辅助液，使两液面高达10cm。

④稍稍打开活塞，Fe（OH）3溶胶通过活塞缓慢流入U形管，此时要慢慢提高漏斗位置。当KCl辅助液上升到距U形管口2～3cm时，关闭活塞，此时形成清晰的界面A。小心地将两个水平形状的铂片电极分别插入U形管的辅助液中，其深度应相等，然后将电极固定（见图3-53）。

图3-53　电泳仪示意图

⑤接好电路，调节外加电压至30～40V，待U形管两边的溶胶的界面清晰后，记下U形管两臂界面A的位置，并开始计时。30～40min后，记下界面移动的距离d和时间t。

⑥关闭电源，量出两极间的距离。

⑦实验结束后，将电泳管洗净，用蒸馏水浸泡。

5.数据处理

（1）记录实验数据d、t、E、L 于表3-53。

表3-53　实验数据记录

（2）由电泳方向指出Fe（OH）3溶胶所带的电荷。

（3）代入式（3-96），计算胶粒的ζ电势。

6.思考题

（1）辅助液KCl的电导为什么要与待测溶胶的电导相等？

（2）电泳时外加电压为什么不能太大？