物理化学实验物理化学实验 (58).pdf

设计性实验实验题目：胶体的制备及性质的测定实验题目：胶体的制备及性质的测定1背景背景胶体通常是指分散相粒子的尺寸介于 1100nm 之间的分散系统。除了胶束胶体和大分子溶液外，其余的胶体分散系统都是热力学不稳定系统。通常要得到相对较稳定的胶体，就必须加入少量的电解质作为稳定剂。胶体的制备方法可分为分散法和凝聚法两大类。分散法就是把大块分散相物质分散在分散介质中，使分散相粒子的尺寸介于1100 nm 之间，从而成为胶体分散系统。常用的分散方法有机械法、胶溶法、电弧法和超声波法。凝聚法就是在溶液分散系统中，把分散相分子、原子或离子聚合成尺寸介于1100 nm 之间的胶体粒子。常用的凝聚方法有蒸气凝聚法和化学凝聚法等。在胶体分散系统中，除了作为稳定剂的电解质外，通常还有过量的电解质存在。这些过量的电解质对胶体的稳定性是不利的，因此必须设法除去。这就是胶体的净化。由于胶体粒子尺寸较大，不能通过半透膜（即不能发生渗透），而电解质离子可以透过许多半透膜，所以，常用于净化胶体的方法有渗析法和电渗析法。渗析法就是用半透膜将胶体和分散介质隔开，一边是胶体，另一边是分散介质，从而使胶体中过量的电解质离子以及其他杂质小分子（如果有的话）渗透到分散介质这边来。借助这种方法，并且反复更换溶剂，就可以把胶体中的许多杂质除去。而电渗析就是在电场的作用下进行渗析。由于在电场的作用下，正负离子的定向迁移速度更快，所以电渗析的效率更高。胶体分散系统中分散相胶粒和分散介质带有数量相等而符号相反的电荷，因此在相界面上建立了双电层结构。当胶体相对静止时，整个胶体系统是电中性。但在外电场作用下，胶体中的胶粒和分散介质反向相对移动时，就会产生电势差，此电势差称为电势。电势是表征胶粒特性的重要物理量之一，在研究胶体性质及实际应用中有着重要作用。电势和胶体的稳定性有密切关系。电势绝对值越大，表明胶粒电荷越多，胶粒之间的斥力越大，胶体越稳定。反之，则不稳定。当电势等于零时，胶体稳定性最差，此时可观察到聚沉现象。2要求参照实验二十二溶胶和乳状液的制备及其性质的实验原理和实验步骤，在硫溶胶、负电 AgI 溶胶、正电 AgI 溶胶中可任选其一作为研究对象，独立完成实验方案的撰写，由实验指导教师检查，实验方案设计合格后，进入实验室完成实验操作。完成溶胶的制备、净化、测定其光学性质和电学性质。实验结束后独立完成实验报告（具体内容包括：实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据记录与处理、实验结论、讨论等部分）。具体内容包括：（1）制备溶胶（硫溶胶、负电 AgI 溶胶、正电 AgI 溶胶，可任选其一）。（2）溶胶净化。（3）观察溶胶有无丁达尔现象。（4）判断溶胶的带电性。（5）研究溶胶聚沉作用，测定聚沉值。（6）通过电泳实验测定溶胶的电势。3提示（1）溶胶的制备硫溶胶取少量硫磺粉于试管中，用移液管加入 2mL 无水乙醇并振荡，加热到沸腾（使硫得到充分的溶解），在未冷却前把上部清液倒入盛有 20mL 水的烧杯中，搅匀。1负电 AgI 溶胶取 30mL KI 溶液（0.01molL-1）注入 100mL 的锥形瓶中，然后用滴定管把AgNO3溶液（0.01molL-1）20mL 慢慢地滴入，制得带负电的 AgI 溶胶。2正电 AgI 溶胶同上取 30mLAgNO3溶液（0.01molL-1），慢慢加 20mL 溶液（0.01molL-1KI），制得带正电的 AgI 溶胶。（2）电势的测定原理电势可通过电渗或电泳实验测定。当带电的胶粒在外电场作用下迁移时，若胶粒的电荷为q，两电极间的电势梯度为，则胶粒受到的静电力为：qf 1（1）球形胶粒在介质中运动受到的阻力按 Stokes 定律为：ruf62（2）式中：为介质的黏度；r为胶粒半径；u为胶粒运动速度。若胶粒运动速度u达到恒定，则有式（3）。ruq6（3）rqu6（4）rq（5）式中：为介质的介电常数。将（5）代入式（4）得（6）。6u（6）式（6）适用于球形的胶粒。对于棒状胶粒符合式（7）。4u（7）由式（7）可得式（8）。u4（8）对于分散介质为水的溶胶，则有式（9）。tVsL/5.139（9）式中：s为t时间内界面移动的距离，单位为 cm；L为两电极之间的距离，单位为 cm；V为加在两电极间的电压，单位为 V。