Э

Рис. 39. а – схема установки для электрофореза; б – схема движения отрицательно заряженных частиц глины в жидкости под действием постоянного

Электрического напряжения

лектрофорез. Во влажную глину помещаются две стеклянные трубки с электродами и заливается вода (Рис. 39, а). При подведении постоянного электрического напряжения в трубке с анодом вода постепенно мутнеет, в то время как в трубке с катодом вода остаётся прозрачной. Это объясняется тем, что частицы глины в контакте с водой заряжаются отрицательно и под действием постоянного электрического поля в жидкости перемещаются к положительному электроду (Рис. 39, б).

Следует отметить, что положительно заряженные ионы диффузного слоя будут двигаться в противоположном направлении и создавать электрофоретическое торможение. Следовательно, электрофорез - это явление перемещения частиц дисперсной фазы в жидкости под действием постоянного электрического напряжения.

Потенциалы течения и седиментации по причинно-следственной связи являются противоположными по отношению к электроосмосу и электрофорезу. Потенциал течения – это явление возникновения разности потенциалов при движении жидкости через пористое тело. Потенциалом седиментации называют явление появления разности потенциалов при движении твердых частиц в жидкости.

РАБОТА 15

Электрофорез в золе гидроксида железа

Цель работы: исследование электрофореза в золе гидроксида железа и расчёт электрокинетического потенциала.

Теоретические основы работы См. Теоретическое введение – Электрокинетические явления

О дна из возможных записей строения мицеллы золя Fe(OH)₃ представляется

М ицелла является образованием сферическим. Коллоидная частица, представляющая собой микрокристаллик, заряжена положительно, а диффузный слой несёт избыточный отрицательный заряд (Рис. 40, а).

Изменение скачка потенциала в двойном электрическом слое мицеллы с расстоянием х показано на рис. 40, б. Суммарный электрический потенциал ψ₀ складывается из скачка потенциала в плотной части ДЭС толщиной, равной диаметру иона d_i ; величина этого потенциала обозначена ψ_q. В диффузной области ДЭС толщиной δ имеет место скачок потенциала ψ_δ, называемый диффузным потенциалом. Поэтому суммарный скачок потенциала запишется ψ₀ = ψ_q.+ ψ_δ.

Однако ионы, находящиеся на некотором расстоянии от плотного слоя d_i в сторону диффузного слоя δ, ещё сохраняют неподвижность до так называемой границы скольжения фаз. За пределами границы скольжения фаз противоионы коллоидной частицы находятся в подвижном состоянии. Скачок потенциала, возникающий в диффузной области ДЭС на границе скольжения фаз, называют электрокинетическим, или ζ– потенциалом. Электрокинетический потенциал играет важнейшую роль при рассмотрении вопроса об устойчивости и коагуляции гидрофобных золей. На практике ζ– потенциал определяют по скорости перемещения частиц дисперсной фазы в электрическом поле.

Приборы и материалы: Прибор для проведения электрофореза, выпрямитель постоянного тока с вольтметром , золь Fe(OH)₃, 0,01М КСl.

Порядок выполнения работы

Электрофорез золя гидроксида железа проводится на приборе, изображённом на рис. 41.

1. U –образную трубку 1 для проведения электрофореза промыть дистиллированной водой.

2. При закрытом кране 3 в сосуд 2 залить золь Fe(OH)₃.,

3

Рис. 41. Схема прибора для проведения электрофореза

. Приоткрыв кран впустить золь до его появления в просвете нижней части U - образной трубки. Кран 3 закрыть

.4. В U - образную трубку залить раствор 0,01 М КСl примерно на половину её высоты. Электроды 4 зачистить наждачной бумагой и поместить их в колена трубки. Электроды подсоединить к источнику постоянного тока.

5. Снова открывая кран 3 , медленно впустить золь Fe(OH)₃ в U - образную трубку столько, чтобы электроды погрузились в раствор КСl примерно на один сантиметр. Между окрашенным золем и раствором хлорида калия должна быть чёткая граница раздела.

По шкале 5 записать положение границы раздела фаз.

6. Включить на 10-15 минут прибор постоянного тока. Напряжение отметить по вольтметру. Оно должно находиться в пределах 110-130 В.

7. По окончанию электрофореза отключить прибор. По шкале 5 отметить смещение границы раздела фаз в левом и правом коленах. Измерить расстояние между электродами по всей длине U –образной трубки.

Открыв краны 3 и 6, слить растворы. Результаты опыта показать преподавателю по форме:

Время τ, сек.	Расстояние S, пройденное золем, м	Напряжение на электродах V, В	Расстояние между электродами L, м

8 . Рассчитать следующие величины:

а) градиент потенциала

б ) электрофоретическую скорость

в) электрокинетический потенциал

г

В

де η – вязкость воды (η = 0,001); D – диэлектрическая проницаемость (D = 81); Е₀ – электрическая постоянная (Е₀ = 8,85·10^-12 Ф/м).