Экспериментальная часть. Электрофорезом называют процесс перемещения заряженных частиц в неподвижной дисперсионной среде под влиянием внешней электродвижущей силы.

Электрофорезом называют процесс перемещения заряженных частиц в неподвижной дисперсионной среде под влиянием внешней электродвижущей силы.

Измерив скорость движения частиц и зная градиент потенциала приложенного электрического поля, можно вычислить электрофоретическую подвижность частиц.

Электрофоретический подвижностью (U)называют путь, который проходят частицы в секунду при градиенте потенциала 1 .

Электрофоретическая подвижность рассчитывается по уравнению:

(7.1)

где h – путь, пройденный частицами, м; τ - время, с; - градиент потенциала внешнего электрического поля; Е – напряжение, В; – расстояние между электродами, м.

Согласно уравнению Гельмгольца – Смолуховского, электрофоретическая подвижность прямо пропорциональна электрокинетическому потенциалу частиц (z) и обратно пропорциональна вязкости жидкости (η):

или , (7.2)

где η – вязкость воды, η = 10^-3 Па×с; ε – относительная диэлектрическая проницаемость воды, ε = 81; ε₀ – электрическая постоянная (абсолютная диэлектрическая проницаемость в вакууме), ε₀ = 8,85 ×10^-12 (Ф – фарада, единица измерения емкости, ).

Подставляя значения η, ε, ε₀ и U из формулы (7.1), получим:

, В (7.3)

Особенно широкое распространение на практике получил метод подвижной границы благодаря относительной простоте. Принцип его основан на наблюдении за скоростью передвижения под влиянием электрического поля границы между обычно мутным или окрашенным коллоидным раствором и прозрачной бесцветной специальной «боковой жидкостью». Она не должна также влиять на z - потенциал переходящих в нее из золя коллоидных частиц и обладать электропроводностью, равной или немного большей электропроводности коллоидной системы.

Для изучения электрофоретической подвижности и измерения z – потенциала готовят золь гидроксида железа III, по реакции

FeCl₃ + 3H₂O D Fe (OH)₃ + 3HCl

При повышении температуры и с увеличением разведения степень гидролиза возрастает. Этим пользуются при получении золя гидроксида железа III. Гранула (частица) этого золя заряжена положительно. Схема строения мицеллы следующая:

Золь гидроксида железа III имеет бурую окраску. В качестве «боковой жидкости» используют раствор KCl или смесь NH₄Cl и HCl малых концентраций.

Прибор для изучения электрофореза представляет собой широкую U – образную трубку, к нижней части которой припаяна снабженная краном узкая трубка с воронкой, служащая для заполнения прибора исследуемым золем (рис. 7.3.)

Эксперимент проводят в следующем порядке.В узкую трубку через воронку наливают немного золя при закрытом кране. Слегка открыв кран, заполняют его просвет золем, следя, чтобы в просвете не оставалось

Рис. 7.3. Схема прибора для изучения электрофореза

пузырьков воздуха и чтобы золь не попал в нижнюю часть U – образной трубки. Кран закрывают и заполняют узкую трубку золем, а U – образную трубку «боковой жидкостью». Прибор устанавливают на стенде и, открыв кран, вводят в U – образную трубку коллоидный раствор. Граница между золем и контактной жидкостью должна быть отчетливой.

В колена U – образной трубки вводят электроды, соединенные с источником постоянного тока. Измеряют расстояние между электродами (l), м. Включают источник тока, записывают значение напряжения (Е), В. Дважды через 10 минут измеряют смещение границы золя с «боковой жидкостью» по поднятию или опусканию окрашенной границы. Берут среднее значение этих двух замеров (h), м. Время (τ) для расчетов составляет 600 с.

По формуле (7.3) рассчитывают величину электрокинетического потенциала.