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实验十二溶胶的制备及电泳 1/5 实验十二溶胶的制备及电泳 12.1 实验目的 12.1 掌握凝聚法制备Fe(OH)3溶胶和纯化溶胶的方法 12.2 理解电动电势 ζ 的物理意义，掌握用电泳法测定ζ 电势的原理和技术 12.3 加深理解在外电场作用下胶粒与四周介质作相对运动时产生的动电现象 11.2 实验原理 本试验采纳 Fe(OH)3胶体进行电泳试验，Fe(OH)3溶胶用水解凝聚法制备，制备过程中 所涉及的化学反应过程以下： （1）在开水中加入 FeCl3溶液： FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HCl （2）溶胶表面的 Fe(OH)3会再与 HCl 反应： Fe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2O （3）FeOCl 离解成 FeO+和 Cl-离子胶团结构为： [Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-]x+·xCl- 胶体溶液（溶胶）是由分别相线度在 10-9～10-7m 的 高分别多相系统胶核大多是分子或原子的齐聚体，因选 择性地吸附介质中的某种离子（或自己电离）而带电，介 质中存在的与吸附离子电荷相反的离子称为反离子， 反离 子中有一部分因静电引力（或范德华力）的作用，与吸附 离子一起密切地吸附于胶核表面，形成密切层。

于是胶核、 吸附离子和部分反离子（即密切层）构成了胶粒反离子 图 1 双电层表示图 的另一部分因为热扩散分布于介质中，故称为扩散层，见图 1 密切层与扩散层交界处称为滑移面（或 Stern 面），明显密切层与介质内部之间存在电 势差，该电势差称为 ζ 电势在电场中胶粒会向异号电极挪动，即电泳现象，在特定的电场 中，ζ电势的大小取决于胶粒的运动速度，故 ζ 电势又称为电动电势 溶胶之所以在必定条件下能相对稳固的存在， 主要原由之一就是系统中胶粒带有同样的 电荷，相互之间排斥不致齐聚胶粒带的电荷越多， ζ 电势越大，胶体系统越稳固所以， ζ 电势大小是衡量溶胶稳固性的重要参数 ζ 电势的测定方法有多种，利用电泳现象可测定 ζ 电势电泳法又分为宏观法和微观法， 前者是将溶胶置于电场中，观察溶胶与另一不含溶胶的导电液 （辅助液）间所形成的界面的 挪动速率；后者是直接观察单个胶粒在电场中的泳动速率 对高分别或过浓的溶胶只好用宏 观法；对颜色太浅或浓度过稀的溶胶只好用微观法 实验十二溶胶的制备及电泳 2/5 本实验采纳宏观法测定 Fe(OH)3溶胶的 ζ 电势，其ξ 电势可按下式计算： 式中 η、ε 为丈量温度下介质的粘度和介电常数； u 为胶粒电泳的相对挪动速率（ m·s-1）； （V/l）是电位梯度（V·m-1），V是两电极间电位差（V）；l为两电极间距离（ m）；K是 与胶粒形状相关的常数，球形粒子 K=5.4 ×1010V2·s2·kg-1·m-1，棒状粒子 K=3.6×1010V2·s2·kg-1·m-1，对Fe(OH)3，K=3.6×1010V2·s2·kg-1·m-1。

12.3 仪器与药品 仪器：电泳仪 1 台 电泳管 1 支秒表 1 只 滴管 2 支 漏斗 1 个 细铜线 1 条 直尺 1 把 药品： 0.1moldm ·-3KCl溶液； Fe(OH)3溶胶 12.3.3 实验装置： 图 2 电泳测定装置 12.4 实验步骤 12.4.1 胶体的制备 i.FeCl3溶液： 0.5gFeCl3 溶于 20ml 蒸馏水中； ii.200ml 蒸馏水加热至沸，搅拌并逐滴滴加（ 1）溶液，滴加完整后再煮沸 2min 获取 胶体系统 12.4.2 珂锣酊袋的制备 将约 20ml 棉胶液倒入干净的 250ml 锥形瓶内，当心转动锥形瓶使瓶内壁均匀铺展一层 液膜，倾出剩余的棉胶液，将锥形瓶倒置于铁圈上，待溶剂挥发完（此时胶膜已不沾手）， 用蒸馏水注入胶膜与瓶壁之间，使胶膜与瓶壁分别，将其从瓶中拿出，而后注入蒸馏水检查 能否有漏洞，如无，则浸入蒸馏水中待用 实验十二溶胶的制备及电泳 3/5 12.4.3 胶体的纯化 制备好的 Fe(OH)3溶胶冷却到约 50℃，转移到珂锣酊袋，用约 50℃的蒸馏水渗析，约 10min 换水 1 次，渗析 5 次。

12.4.3 电导率的测定 将渗析好的Fe(OH)3溶胶冷至室温，测其电导率，用 0.1moldm ·-3KCl溶液和蒸馏水配制 与溶胶电导率同样的辅助液 Fe(OH)3的电泳速度 ⅰ用洗液和蒸馏水将电泳管洗干净（三个活塞均需涂好凡士林） ⅱ用少量 Fe(OH)3溶胶清洗电泳仪 2~3 次，而后注入Fe(OH)3溶胶直至胶液面高出活塞 2、3 少量，关闭该活塞，倒掉剩余的溶胶 ⅲ用蒸馏水将电泳仪活塞 2、3 以上部分荡洗干净后在两管内注入 KCl辅助液至支管口， 并把电泳仪固定在支架上 ⅳ将石墨电极插入 KCl辅助液层中，两电极以并联的形式与电泳仪连接，插入后使两 电极垂直，并且在 KCl辅助液层中深度相等，开启活塞 4 使管内两辅助液面等高关闭活 塞 4，慢慢开启活塞2、3（勿使溶胶液面搅动），记下胶体界面的初始高度地址 ⅴ打开稳压电源，将电压调至 150 伏，观察溶胶液面挪动现象及电极表面现象记录 30min 内界面挪动的距离 ⅵ切断电源，用软线丈量电泳管中两电极在胶体中的距离，丈量4～5 次，取均匀值 ⅶ实验结束，拆掉装置，冲刷电泳管 12.5 实验注意事项 1在制备珂锣酊袋时，加水的时间应适中，如加水过早，因胶膜中的溶剂还未完整挥发， 胶膜呈乳白色，强度差不可以用。

如加水过迟，则胶膜变干、脆，不易拿出且易破 12.5.2 溶胶的制备条件和净化成效均影响电泳速度，制胶过程中应很好控制浓度、温度、搅 拌和滴加速度渗析时应控制水温，常搅动渗析液，勤换渗析液这样制备获取的溶胶胶粒 大小均匀，胶粒四周的反离子分布趋于合理，基本形成热力学稳固态，所得的 ζ 电位正确， 重复性好 12.5.3 渗析后的溶胶一定冷至室与辅助液大体同样的温度（室温），以保证二者所测的电导 率一致，同时防备打开活塞时产生热对流而破坏了溶胶界面 12.6 实验数据记录和办理 12.5.1. 数据记录： 实验十二溶胶的制备及电泳 4/5 室温：27℃，大气压：97.60kPa ，η=0.851210 ×-3Pa ·s，ε=77.60F.m-1 电泳时间 电压/V 极间距 l/cm 界面挪动距离 h/cm 挪动方向 胶体的电性 电泳速率 m/s t/s 1800 135 83.6 1.10 向负极 带正电 5.22×10-6 K l 10 ×0.8512 ×10 -3 ×6.11 × 10 -6 ×0.836/77.60/135=4.6910 -2 V 3.6×10×3.14 × V 5.文件值 0～45℃，水 t℃时的介电常数 D 可用下式算出： lnDt -3 10×t； Fe(OH)3 胶体的ζ 电位为44mV。

六．预习问题 1.Fe(OH)3胶体带正电荷，在电场中向 负 极挪动 2. 实验中，KCl辅助液的电导率与待测溶胶的电导率 同样，原由是除掉电位梯度 3. 要使胶体在电场中作匀速运动，则应该使 ， 使 4. 影响胶体与辅助液界面清楚度的要素有 辅助液的电导率与溶胶的电导率要同样 ，胶 体要严格纯化和辅助液和溶胶的温度要一致 5. 与胶体电泳的速度相关的要素有 胶体的 天性、电场强度 、辅助液的性质 、温度、 两极间距离、胶体净化后的电导值 等要素 七．思虑题 1、电泳速度与哪些要素相关？ 答：a 外加电场强度影响大，外加电压大，速度快； b 与胶体净化后所测电导值相关，电导大，电泳速度快； c 与两极间距离相关，距离短，速度快； d 与温度相关，温度高，介质的粘度降低，有益于电泳速度的提升； e 与胶体的天性相关； f 与辅助液的性质相关 2、写出 FeCl3水解反应式解说 Fe(OH)3 胶粒带何种电荷取决于什么要素？ 答：FeCl3水解反应式：FeCl3+H2O Fe(OH)Cl2+HCl Fe(OH)Cl+HO Fe(OH)Cl+HCl 2 2 2 Fe(OH)Cl++H 2 O Fe(OH) +HCl 2 3 Fe(OH)2Cl FeOCl+H2O 实验十二溶胶的制备及电泳 5/5 溶液中存在许多的 FeOCl 作稳固剂。

Fe(OH)3胶体的胶团结构： [Fe(OH)3]m胶核优先吸附FeO+离子而带正电荷 3、说明反离子所带电荷符号及电极上的反应 答：反离子是Cl-，带负电荷 电极反应：正极：2Cl--2e-→Cl2(p) 负极：2H++2e-→H2(p) 4、选择和配制辅助液有何要求？ 答：a 与胶体颜色反差要大，便于区分界面； b 较胶体比重要轻，界面简单清楚； c 辅助液正负离子迁徙的速度要周边，战胜两臂中上升和降落速度不等的困难 d 辅助液电导要近于溶胶，以除掉此间的电位梯度，不然，电泳公式不得不进行修正， 若电泳公式如一般实验教材所写： K ，则电位梯度 H 修正为 H H V G0为辅助液电导值， ，此中 V为电泳电压，G 为溶胶的电导值， G( K)K G0 为两电极端面间距离，K为两界面间距离 5、对 Fe(OH)3胶体进行纯化的目的是什么？要达到理想的纯化成效要控制什么条件？ 答：因为化学反应获取的溶胶都带有电解质，而随电解质浓度增添，电泳速度会降低，甚至变成零；电解质浓度过高甚至会破坏胶体的稳固性所以实验中制得的胶体在电泳前平时用 半透膜纯化，称为渗析。

半透膜的孔径大小可同意电解质经过而胶粒则没法经过实验顶用 50～70℃的热水渗 析、勤换水其实不停搅拌是为了提升渗析效率，保证纯化成效 6、简述电泳技术的实质应用 答：电泳技术主要用于分别各种有机物（如氨基酸、多肽、蛋白质、脂类、核苷酸、核酸等）和无机盐；也可用于解析某种物质纯度，还可用于分子量的测定电泳技术与其余分别技术（如层析法）结合，可用于蛋白质结构的解析，“指纹法”就是电泳法与层析法的结合产物 所以电泳技术是医学科学中的重要研究技术 电泳技术常有的有纸电泳、凝胶电泳、毛细管电泳等。