Определение электрокинетического потенциала методом электрофореза

При подготовке к лабораторной работе повторите материалы гл. 5, обратив особое внимание на параграф 5.2.

Цель работы. Определение электрокинетического потенциала золя берлинской лазури по скорости электрофореза.

Реактивы и оборудование. Растворы для приготовления золя: K₄[Fe (CN)₆] нас., FeCl₃nac., NaCl 0,01 М, дистиллированная вода.

Установка для определения^{-потенциала} золей методом электрофореза (методом подвижной границы), источник постоянного тока, линейка, секундомер, стакан химический мерный объемом 500 мл, пипетка мерная объемом 1 мл, резиновая груша, стеклянная палочка.

Методические указания. В лаборатории для определения^{-потенциала} золей методом электрофореза используют установку, показанную на рис. Л.4.

В нижнюю часть U-образной трубки заливают окрашенный золь (например, золь берлинской лазури), сверху — воду, так чтобы между золем и водой была отчетливая ровная граница. При включении напряжения окрашенные частицы твердой фазы золя начнут сдвигаться в сторону одного из электродов в зависимости от знака заряда коллоидной частицы. Скорость сдвига зависит от величины электрокинетического потенциала коллоидной частицы, напряженности электрического поля, вязкости и диэлектрической проницаемости среды.

Рис. Л.4. Установка для определения^{-потенциала} методом электрофореза Заполнение прибора проводят в следующей последовательности:

• 1) в U-образную трубку залить дистиллированную воду примерно на 1 /3 объема;
• 2) соединяющийся с трубкой сосуд наполнить изучаемым окрашенным золем до самого верха;
• 3) медленно открывая кран между U-образной трубкой и сосудом, выпустить пузырьки воздуха, который мог остаться в месте соединения, а затем заполнить нижнюю часть U-образной трубки золем. При этом имеющаяся в трубке вода поднимется вверх, а между водой и золем образуется четкая граница раздела.

Электроды погружают в воду, как показано на рис. Л.4, они не должны доходить до границы золя на несколько сантиметров.

Проведение измерений. Отметив положение границы в обоих коленах, подключают напряжение. Электрофорез проводят на постоянном токе с напряжением 20—30 В (регулируется с помощью источника питания). В процессе измерений записывают расстояние /, на которое сдвинулась окрашенная граница, и время т, за которое произошел сдвиг. Электрокинетический потенциал вычисляют по уравнению Гельмгольца — Смолуховского, записанному относительно электрокинетического потенциала:

где отношение //т представляет собой скорость электрофореза v, м/с; напряженность внешнего поля ?_вн, В/м, задается приложенным напряжением (разностью потенциалов на электродах) U, В, и расстоянием между ними L, м, Е_ш = U/L. Расстояние между электродами измеряют следующим образом: располагают нитку от конца одного электрода до другого вдоль U-образной трубки и затем измеряют ее длину, приложив нитку к линейке.

Выполнение работы

Приготовление исходных золей.

Золь берлинской лазури (-): 1,5 мл насыщенного раствора желтой кровяной соли K₄[Fe (CN)₆] разбавляют водой до 300 мл. К разбавленному раствору добавляют при перемешивании 2—3 капли насыщенного раствора FeCl₃. Образуется прозрачный золь берлинской лазури FeK|Fe (CN)₆|₃ интенсивного синего цвета.

Золь берлинской лазури (+): 0,3 мл насыщенного (47%) раствора FeCl₃ разбавляют водой до 300 мл. В разбавленный раствор при перемешивании вводят 2—3 капли насыщенного (20%) раствора желтой кровяной соли K₄[Fe (CN)₆]. Образуется прозрачный золь берлинской лазури FeK[Fe (CN)₆]₃ интенсивного синего цвета.

Приготовление золей с добавлением электролита

Для приготовления золя с заданным содержанием электролита С_эл к 50 мл исходного золя добавляют рассчитанный объем раствора электролита исходной концентрацией С®_л (обычно добавляют NaCl с концентрацией С®_л= 0,01 М). Для вычисления добавляемого объема У_доб следует воспользоваться формулой.

В ходе работы проводят измерение электрокинетического потенциала исходного золя и золя с добавлением электролита.

Полученные данные записывают в таблицу (табл. Л.4).

Таблица Л.4

Данные для расчета^{-потенциала} золя методом электрофореза.

Отчет. В отчете должны быть представлены: сведения, необходимые для расчета электрокинетического потенциала исходного золя и золя с добавлением электролита нескольких концентраций, и результаты вычислений в виде табл. Л.4.