謝 輝，陳 卓，吳翠紅，趙云強

（貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州貴陽 550001）

膠體的電泳現(xiàn)象是膠體的兩種主要電動現(xiàn)象之一，在大學物理化學的教學中有著重要的地位及作用，是大學物理化學實驗中的一個實驗。影響電泳的因素很多，有帶電粒子的大小、形狀，粒子表面的電荷數(shù)目，溶劑中電解質(zhì)的種類，離子強度、pH 值以及溫度和所加的電壓等［1－4］。

劉春輝等［5］對實驗中Fe（OH）3膠體溶液的濃度、煮沸時間、電導率和輔助液進行了探究；陳書鴻［6］等對Fe（OH）3膠體的制備、電泳電壓等進行了探究；施巧芳等［7］對制備Fe（OH）3膠體輔助液的電導率及輔助液的種類進行了研究；黃桂萍等［8］對純化溶膠半透膜的火棉膠配方等進行了探討；王麗紅等［9］人采用自制的聚醚砜超濾膜對溶膠進行純化處理；范文琴等［10］系統(tǒng)地研究了離子交換樹脂純化法；莊玉貴等［11］采用抽濾滲析加尿素法進行純化溶膠。對于制備滲析半透膜的火棉膠層數(shù)和向膠體中加入尿素的質(zhì)量缺乏系統(tǒng)研究，由于缺乏具體數(shù)據(jù)，所制得的膠體顆粒粒度變化范圍較大，因此學生在做電泳實驗時，由于界面不清晰，很難測定膠體的電泳速度，最終導致實驗失敗。本文主要從半透膜的層數(shù)和加入尿素的質(zhì)量2個方面進行研究。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

儀器:拉比諾維奇—付其曼U 形電泳管；精密高壓穩(wěn)壓電源；電導率儀。

試劑:FeCl3溶液（質(zhì)量分數(shù)10%）；KNO3溶液（0.1mol／L）；火棉膠（質(zhì)量分數(shù)5%）；尿素（AR）。

1.2 實驗方法

1.2.1 制備Fe（OH）3膠體

在250mL 的燒杯中加入95mL 蒸餾水，加熱至沸騰，一邊攪拌一邊滴入5 mL、質(zhì)量分數(shù)10%的FeCl3溶液，滴加完畢后，繼續(xù)沸騰1min，加入尿素。

1.2.2 制備半透膜

在150mL干燥潔凈的錐形瓶中，倒入約20 mL火棉膠，小心轉(zhuǎn)動錐形瓶使瓶內(nèi)壁均勻鋪展一層液膜，傾出多余的棉膠液，將錐形瓶倒置于鐵圈上，待溶劑揮發(fā)完（直至用手指輕觸不粘著）；同法涂上第2層、第3層、第4層，得1層、2層、3層和4層膜；將瓶口的薄膜脫開，在膜與容器壁之間注入水，使膜自動脫離瓶壁，取出半透膜泡于蒸餾水中待用。

1.2.3 滲析

將Fe（OH）3膠體倒入半透膜中，用線栓住袋口，用300mL蒸餾水進行滲析（純化膠體），滲析溫度維持在60 ℃，每10min換一次水，滲析7次。

1.2.4 配制輔助液

將滲析好的Fe（OH）3膠體冷卻至室溫，測其電導率，用0.1mol／L 的KNO3溶液和蒸餾水配制成與膠體電導率相同的輔助液。

1.2.5 測定Fe（OH）3膠體的電泳速率

用洗液和蒸餾水把電泳管洗干凈，將3個活塞均涂好凡士林。用少量Fe（OH）3膠體洗滌電泳管2～3次，然后注入Fe（OH）3膠液至膠體液面高出活塞少許，關閉該兩活塞，倒掉多余的膠體。用蒸餾水把電泳管活塞以上的部分蕩洗干凈后，在兩管內(nèi)注入輔助液至支管口，并把電泳管垂直固定在支架上。將兩鉑電極插入支管內(nèi)，并連接電源，然后打開高壓穩(wěn)壓電源，電壓為150V，并按下秒表計時，通電30min后，記錄膠體界面移動的距離。

2 結(jié)果與討論

2.1 膜層數(shù)的影響

制好Fe（OH）3膠體后，加入2g尿素，分別使用1層、2層、3層、4層半透膜作為純化溶膠的半透膜進行實驗。使用每一種半透膜時均測定7組數(shù)據(jù)，膠體移動距離記為x，計算出使用每種層數(shù)的半透膜所得x數(shù)據(jù)的平均值用ˉx 表示，結(jié)果見表1。

表1 不同層數(shù)半透膜對膠體移動距離的影響

由表1中數(shù)據(jù)可知，使用2層的半透膜進行實驗所得數(shù)據(jù)的相對標準偏差最小，也就是說使用2層的半透膜進行實驗所得數(shù)據(jù)的精密度最高、重現(xiàn)性最好。

2.2 制備半透膜的成功率

在實驗過程中，由制備各種層數(shù)的半透膜的次數(shù)與制備成功的次數(shù)計算出各層數(shù)半透膜制作成功的概率，結(jié)果見表2。

表2 半透膜的制備次數(shù)及成功率

由表2中數(shù)據(jù)可知，制備2層的半透膜的成功率最高。因為制備的1層半透膜很薄、容易破，而制備3層和4層的半透膜時，溶劑揮發(fā)的時間不好掌握，制備時要么就是膜太干了、不易取出，要么就是膜還未干透、不能使用。因此，制備2層半透膜最適宜。

2.3 加入尿素的質(zhì)量對電泳現(xiàn)象的影響

在Fe（OH）3膠體中加入尿素的作用有:（1）能使KNO3溶液和Fe（OH）3膠體之間產(chǎn)生清晰的界面，因為適量尿素的加入增大了Fe（OH）3膠體的密度，增加界面張力［12］；（2）可以縮短滲析時間。

在實驗過程中，制備好Fe（OH）3膠體后，分別向Fe（OH）3膠體中加入質(zhì)量m 分別為1、2、3g的尿素，用2層的半透膜進行滲析，分別進行3次電泳實驗，結(jié)果見表3。

表3 不同尿素質(zhì)量對膠體移動距離的影響

由表3中的數(shù)據(jù)可知，分別加入1、2g尿素進行實驗所得數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性最好。由于加入1g尿素進行實驗時，會有較多Fe（OH）3膠體粒子分散到輔助液中，而加入2g尿素進行實驗時則相對較少。因此，選擇加入2g尿素為宜。

3 結(jié)論

通過對半透膜的層數(shù)和加入尿素的質(zhì)量的研究，最佳實驗條件為:向Fe（OH）3膠體中加入尿素的質(zhì)量為2g，用2層的半透膜對Fe（OH）3膠體進行滲析，且移取蒸餾水300mL，滲析溫度維持在60℃，每10min換一次蒸餾水，共換7次。采用該條件下純化的膠體進行電泳實驗效果最佳，測定的電泳速度最穩(wěn)定。

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［1］傅獻彩，沈文霞，姚天揚.物理化學［M］.5版.北京:高等教育出版社，2006.

［2］宿輝，白青子.物理化學實驗［M］.北京:北京大學出版社，2011.

［3］北京大學化學學院物理化學實驗教學組.物理化學實驗［M］.4版.北京:北京大學出版社，2002.

［4］東北師范大學.物理化學實驗［M］.北京:高等教育出版社，1989.

［5］劉春輝，趙艷茹，高明.Fe（OH）3電泳實驗探究［J］.廣州化工，2009，37（8）:238－240.

［6］陳書鴻，莫春燕.氫氧化鐵膠體電泳實驗的改進［J］.中國西部科技，2008，7（28）:13－14.

［7］施巧芳，張景輝，花蓓.氫氧化鐵溶膠電泳實驗再探索［J］.化學教育，2005，26（6）:52.

［8］黃桂萍，萬東北，胡躍華.Fe（OH）3溶膠及其純化半透膜制備的探討［J］.贛南師范學院學報，2003（6）:103－104.

［9］王麗紅，李德玲，姚亮，等.聚醚砜超濾膜法純化電泳用Fe（OH）3溶膠［J］.化學研究與應用，2008（6）:671－674.

［10］范文琴，周曉慧.Fe（OH）3溶膠制備及其純化新方法［J］.大連交通大學學報，2009，30（1）:38－41.

［11］莊玉貴，林鵬.Fe（OH）3溶膠電泳實驗的改進［J］.福建師范大學福清分校學報，2012（5）:52－56.

［12］李廣洲，陸真.化學教學論實驗［M］.2 版.北京:科學出版社，2008.