提高氫氧化鐵膠體電泳實驗效果的再探索

摘 要：通過實驗對影響膠體電泳實驗效果的幾方面因素進行了探索和分析，并在實驗的基礎(chǔ)上提出了較適宜的實驗方案，以便獲得較快的電泳速度和清晰的電泳界面。

關(guān)鍵詞：膠體 電泳實驗 氫氧化鐵

Fe(OH） 膠體電泳是高職化學(xué)中關(guān)于膠體性質(zhì)的一個重要實驗，該實驗因為不易成功且需要的時間長而成為難點實驗。筆者經(jīng)過反復(fù)實驗，得出了較適宜的實驗方案，以便獲得較快的電泳速度和清晰的電泳界面。

一、實驗部分

1. 儀器與藥品

儀器：U形管(100mm×10mm)、水槽(φ=125mm)、燒杯(100mL)、帶鱷魚夾的細(xì)銅線電極、鐵架臺(含鐵夾)、電爐、0V—40V晶體管直流電源或干電池組。

藥品：飽和FeCl 溶液、瓊脂(AR)、KNO (AR)

2. 實驗裝置與操作

(5) 按下圖接在0V—40V晶體管直流電源上，做如下幾組對比實驗；在一定條件下，①電壓和膠體濃度對膠體電泳的影響；②電極間距對膠體電泳的影響；③環(huán)境溫度對膠體電泳的影響。

3. 實驗數(shù)據(jù)

（注：“—”表示此時電泳距離太短，無法測量，下同）

二、結(jié)果與討論

1.在瓊脂柱中加入適量強電解質(zhì)KNO 是為了增強導(dǎo)電性。使用瓊脂柱電極既能減小電極的極化作用，又能減小陽極電解出的Cu 對Fe(OH） 膠體的破壞。

2.由Helmholz方程可知，電壓E對膠體電泳有很大的影響，E越高，電泳速率v越快，反之則越慢。而膠體的粘度η和介電常數(shù)ε主要是由其濃度決定的，所以膠體濃度對膠體電泳也有很大的影響。一般來講，濃度越大，ε和η也越大，前者有利于電泳速率增大而后者不利于，因此需要在一定的濃度下(或合適的濃度范圍內(nèi))才能獲得最佳的電泳速率。這些都和表1中所得的實驗事實相吻合。但是，如果電壓和濃度過低，電泳速率較慢，界面也不清晰平整；反之則陰極產(chǎn)生氣體的速率加快，電流的熱效應(yīng)增大，膠體的發(fā)散、凝聚作用增強，電泳速率和實驗效果并不好。實驗表明：控制電壓在25—35V、膠體濃度在1.33×10 —2.66×10 mol/L之間，電泳速率較快，實驗效果較好。

3. 環(huán)境溫度和電流熱效應(yīng)對膠體電泳有較大的影響。從表2可知，當(dāng)環(huán)境溫度較高，電流熱效應(yīng)越大(電壓越高，通電時間越長)，電泳速率較慢，界面清晰度較低且易于被破壞，甚至出現(xiàn)Fe(OH） 膠體向陽極上浮的現(xiàn)象。實驗結(jié)果表明：將電泳管浸在冷水(18℃)中，利用其吸收電流通過膠體溶液時所產(chǎn)生的熱量，是減小電流熱效應(yīng)對界面的破壞和對電泳的干擾的有效措施。

另外，電泳時間不宜過長，應(yīng)以出現(xiàn)清晰、平整的電泳界面和較長的電泳距離(0.7—１cm)為宜。

4. 電極間距對電泳速率也有較大的影響。這可從電泳的速率公式看出。但電極間距太小，電流的熱效應(yīng)更為顯著，膠體的凝聚和發(fā)散現(xiàn)象嚴(yán)重，界面的清晰度下降。電極間距選擇在4cm—6cm較好。

5. 膠體的純化對電泳實驗有一定的影響。未經(jīng)純化過的膠體溶液，電泳過程中界面不平整且電泳層呈淺黃色，而純化后的膠體溶液則不會出現(xiàn)此類現(xiàn)象。

綜上所述：使用瓊脂柱電極，控制電壓在25—35V、新制Fe(OH） 膠體溶液濃度在1.33×10 —2.66×10 mol/L之間，并在實驗過程中輔以冷水(18℃)冷卻電泳管，可以獲得較快的電泳速率和清晰、平整的電泳界面，實驗效果較好。

參考文獻：

［1］孫爾康.物理化學(xué)實驗［M］.南京大學(xué)出版社，1997.

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［3］杜光智.物理化學(xué)實驗［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2000.190.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”