1.实验目的

（1）观察溶胶的电泳现象和了解其电学性质。

（2）了解ζ电势的意义。

（3）掌握用JS94F微电泳仪测定胶粒ζ电势的方法。

2.实验原理

胶体是一个多相体系，其分散相胶粒的大小约在1nm～1μm。由于本身的电离或从溶液中选择性地吸附某种离子等各种原因，使得胶粒表面带有一定量的电荷。胶粒周围的介质分布着反离子见图3-59。反离子所带电荷与胶粒表面电荷符号相反、数量相等，所以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运动的结果形成了两部分——紧密层和扩散层。紧密层δ约有一两个分子层厚，紧密吸附在胶核表面上，而扩散层的厚度则随外界条件（温度、体系中电解浓度及其离子的价态等）而改变，扩散层中的反离子符合玻耳兹曼分布。由于离子的溶剂化作用，紧密层结合有一定数量的溶剂分子，在电场作用下，它和胶粒作为一个整体移动，而扩散层中的反离子则向相反的电极方向移动。这种在电场作用下分散相粒子相对于分散介质的运动称为电泳。发生相对滑移的界面称为滑移面，滑移面与分散介质体相间的电势差称为电动电势或ζ电势。

图3-59　扩散双电层与动电势

胶粒电泳速度除与外加电场的强度有关外，还与ζ电势的大小有关。设一胶粒带有电量为q，在电场强度为E的电场中运动，E=d V/dx，该胶粒所受的静电力fes为

另外，胶粒将受到反向的摩擦力，按Stokes定律f=6πηrυ。当fes=f时，胶粒恒速运动，可得其运动速度为

式中，η为介质黏度；r为胶粒半径。应该指出q并非胶粒表面电荷，而是滑移界面上的电荷，决定于ζ电势。根据静电学，半径为r的球体表面的电势与电荷量存在下列关系：

式中ε为介质的电容率。代入式（3-108）可得

本实验采用JS94F型微电泳仪，在一定电场强度下实测胶粒运动速度求得动电势ζ。

考虑到当带电颗粒运动时，其离子氛（扩散双电层）的对称性遭到破坏，产生额外的松弛阻力，相应地对式（3-110）乘一校正项f（κr），κ即离子氛厚度的倒数。当颗粒很小、电解质浓度很稀f（κr）→1；而对大颗粒和电解质浓度较高（κr＞100）的情况，f（κr）→1.5。本实验系统f（κr）→1。

ζ电势是表征胶体特性的重要物理量之一，对研究胶体性质及其实际应用有着重要意义。胶体的稳定性与ζ电势有直接关系。ζ电势绝对值越大，表明胶粒荷电越多，胶粒间排斥力越大，胶体越稳定。反之，则表明胶体越不稳定。当ζ电势为零时，胶体的稳定性最差，此时可观察到胶体的凝沉。

3.仪器与药品

JS94F型散电泳仪1套；PHS-3C型精密p H计。

Al2O3粉末，10-3mol·L-1NaCl溶液；0.1mol·L-1HCI溶液；0.1mol·L-1NaOH溶液。(www.daowen.com)

4.实验步骤

（1）将一定量的Al2O3分散在10-3mol·L-1的NaCl水溶液中，配制成Al2O3含量为0.05%（质量百分数）的悬浮液，并置于超声波清洗池中超声分散5min。

（2）移取40～50mL分散过的悬浮液于烧杯中，加0.1mol·L-1的HCl调节其p H值为4左右的样品。

（3）在 Windows桌面点击“dh”图标，进入“dh”界面后，点击“活动图像”，再拉下“option”菜单，点击“connect”，出现“connect”窗口后，点击“OK”。

（4）用p H约为4的待测液清洗电泳杯，然后在杯中装入少量该待测液，插入十字标后将电泳杯放入有三维平台的电泳池中（有“前”字标记的一面朝前），调整三维平台，在计算机屏幕上看到清晰的十字图像，以此为测量最佳位置。

（5）取出电泳杯及十字标。用p H值为4左右的悬浮液清洗电极，反复3次，并使电极充分润湿。

（6）倾斜电泳杯，缓缓插入电极，注意在两电极间不能有气泡。

（7）每个样品重复测量5次，取平均值。

（8）调节不同p H值的样品，重复步骤（4）～（7），测定p H值为5，6，7，8，9，10左右的悬浮液的ζ电势值。

5.数据处理

根据实验所得的数据，作ζ-p H曲线。当ζ电势为0时的p H值为Al2O3溶液的等电点。由ζ-p H曲线确定Al2O3的等电点。

6.思考题

（1）电泳速度与哪些因素有关？

（2）写出Al2O3的水解反应式。

（3）为什么要将Al2O3粉末分散在10-3mol·L-1的NaCl水溶液中？