Электрокинетические явления.

Если поместить золь в постоянное электрическое поле, то как и в растворах электролитов, заряженные частицы будут двигаться к противоположно заряженным электродам: коллоидная частица с адсорбированными на ней противоионами – в одну сторону противоионы диффузного слоя – в другую. Сила, с которой электрическое поле действует на частицы и, следовательно, скорость движения частиц, очевидно, будет пропорционапьна дзета-потенциалу. Движение частиц дисперсной фазы в электрическом поле называется электрофорезом. Явление электрофореза можно наблюдать, поместив в U-образную трубку какой-либо окрашенный золь, поверх которого налит не смешивающийся с золем бесцветный электролит. Если опустить в электролит электроды и наложить разность потенциалов, то граница окрашенного золя в одном из колен трубки будет подниматься, в другом – опускаться. Если поместить в U-образную трубку пористую перегородку (например, мелкий кварцевый песок) и заполнить её водой, то при наложении разности потенциалов в одном колене будет наблюдаться подъем уровня жидкости, в другом - его опускание. Движение дисперсной среды в электрическом поле относительно неподвижной дисперсной фазы (в рассмотренном случае – относительно поверхности пористых тел) называется электроосмосом Явления электрофореза и электроосмоса получили общее название электрокинетических явлений.

Электрофорез – движение заряженных коллоидных частиц в электрическом поле.

Скорость электрофореза зависит от потенциала на границе скольжения, разделяющей две перемещающиеся друг относительно друга части мицеллы.

Потенциал двойного слоя, отвечающий границе скольжения, называется электрокинетическим или -потенциалом (дзета-потенциалом). Место границы скольжения определяется действием адсорбционных и электрических сил, а также свойствами раствора, окружающего частицы, в частности, вязкостью прилегающих слоев жидкости. Граница скольжения может совпадать с границей между адсорбционными и диффузным слоями или находится несколько дальше от поверхности, где-то в диффузном слое.

Дзета-потенциал является важной характеристикой коллоидных систем. Во многих случаях отмечается закономерность: чем больше величина -потенциала, тем выше устойчивость золя. При значениях -потенциала ниже 0,03 В (критический потенциал) наступает коагуляция золя.

Цель работы.

Определить знак заряда коллоидных частиц золя гидроксида железа (III).

Вычислить величину электрокинетического потенциала (дзета-потенциала).

Приборы и реактивы

Раствор хлорида железа (III).

Электрическая печь.

Термостойкая посуда.

Прибор для наблюдения электрофореза (U-образная трубка).

Медные электроды.

Выпрямитель.

Регулятор напряжения.

Вольтметр.

Выполнение работы.

Получение золя гидроксида железа (III)

100–150 мл дистиллированной воды нагревают в стакане до кипения. Затем в кипящую воду постепенно при нагревании добавляют 5-10 мл 2%-ного раствора FeCl₃, доводят до кипения. Полученный коллоидный раствор гидроксида железа (III) желто-коричневого цвета осторожно охлаждают до комнатной температуры. Приготовленный золь используют для определения порога коагуляции электролитов и для наблюдения электрофореза.

Электрофорез золя гидроксида железа.

В прибор для наблюдения электрофореза, вымытый хромовой смесью и дистиллированной водой, а затем высушенный, наливают свежеприготовленный золь гидроксида железа (См. работу 9).

Прибор устанавливают в штатив. В оба колена прибора помещают медные электроды. Электроды соединяют с клеммами выпрямителя тока. В присутствии преподавателя или лаборанта включают выпрямитель в сеть, устанавливают напряжение 30 В, отмечают время начала опыта.

Через некоторое время (как правило, около 1 часа) наблюдается существенное ослабление окраски либо обесцвечивание золя в одном колене прибора, что обусловлено движением заряженных частиц золя к соответствующему электроду. Делают вывод о знаке заряда коллоидных частиц золя гидроксида железа.

Замечают время продвижения окрашенной границы и измеряют расстояние S в см, на которое она сместилась. Измеряют с помощью полоски бумаги расстояние l между электродами в см (вдоль трубки).