探索电解质pH种类以及浓度对高白泥普通泥电动电位的影响.docVIP

设计性化学综合实验 探索pH、电解质种类、以及浓度对高白泥、普通泥电动电位的影响 学 号： 200910210226 姓 名： 邹发华 专业班级： 09无非2班 指导老师： 熊春华 老师 完成日期： 2012-6-5 材料科学与工程学院 探索pH、电解质种类、以及浓度对高白泥、普通泥电动电位的影响 姓名：邹发华 专业班级：09无非2班 学号：200910210226 指导老师：熊春华 实验目的 1.用宏观电泳仪（U-型管电泳仪）测定高白泥、普通泥粘土胶体的电泳速度并计算电动电位 2.了解电解质的pH，以及电解质的种类、浓度对电泳速度的影响 实验任务和要求 实验任务：分别设计实验对当pH、电解质种类、以及浓度不同时，测定普通泥、高白泥的电动电位。 实验要求：利用无机材料物理化学实验一（粘土——水系统的双电子层实验）中的仪器——宏观电泳仪（U-型管电泳仪）测定高白泥、普通泥粘土胶体的电泳速度并计算电动电位，计算各组实验的电动电位，根据所得实验数据规律，得出pH、电解质种类、以及浓度对高白泥、普通泥电动电位有何影响的规律。 实验仪器设备及其依据 测定胶体电泳速度的方法大致可分为两种：一为宏观的胶体界面移动法，另一种为微观的颗粒移动法，相应地电泳仪也分为两类，（1）宏观电泳仪——用肉眼观察胶体界面的移动以测定电泳速度，可以U-型管电泳仪为仪表。（2）微观电泳仪——在显微镜或超显微镜下观察胶体移动，以测定电泳速度，可分为在载玻瓶与毛细管两种。本实验采用界面移动法。 界面移动法的优点是宏观电泳仪设备简单，但在测定过程中为保持清晰的界面有一定的困难。 实验原理 （1）高白泥与普通泥的区别 高白泥和普通泥的主要区别在于普通泥含铁量大概在0.5%~0.8%，高白泥含铁量小于0.5%，两者之间的白度主要是用它们的含铁量的差异所决定的。相对普通泥高白泥中铝和硅的含量高,泥色度白,粘性更好。 (ζ-电位 因吸附层与扩散层各带有相反的电荷，所以相对移动时两者之间就存在电位差，这个电位差称为电动电位或ζ-电位。粘土质点表面与扩散层之间的总电位差称为热力学电位差（用E表示），ζ-电位则是吸附层与扩散层之间的电位差，显然Eζ。 (电解质对电动电位或ζ-电位影响 ζ-电位的高低与阳离子的浓度有关。ζ-电位随扩散层增厚度而增高，这是由于溶液中离子浓度较低，阳离子容易扩散而使扩散层增厚。当离子浓度增加，致使扩散层压缩，ζ-电位也随之下降。当离子浓度进一步增加直至扩散层中的阳离子全部压缩至吸附层内，ζ-电位等于零也即等电态。 ζ-电位的高低与阳离子的电价有关。黏土吸附了不同阳离子后，由于不同阳离子所饱和的黏土其ζ-电位值与阳离子半径、阳离子电价有关。一般有高价阳离子或某些大的有机离子存在时，往往会出现ζ-电位改变符号的现象。用不同价离子饱和的黏土其ζ-电位次序为M+-粘土的ζ-电位 M2+-粘 M3+-粘土（其中吸附为例外）。而不同价阳离子饱和的黏土其ζ-电位次序随着离子半径增大，ζ-电位降低。这些规律主要与离子水化度及离子同黏土吸引力强弱有关。 黏土胶体的电动电位受到黏土静电荷和电动电荷的控制，因此凡是影响这些 带电性能的因素都会对电动电位产生作用。黏土胶粒的ζ-电位值一般在-50mv以上。（-50~60mv）。 pH值对黏土胶体ζ-电位的影响 因为黏土颗粒带负电，所以当滴加酸时，黏土颗粒接收氢离子与其发生反应，产生的影响不大，区别不宜看出。故只需考虑ph7时对黏土胶体ζ-电位的影响。 电泳法测电动电位原理 电泳是胶体体系在直流电场的作用下，胶体分散向某一电极移动的电动现象。胶体分散相之所以有电泳现象，是由于胶粒（胶体分散相）与液相（胶体分散介质）接触时，在胶粒表面形成了扩散双电层，在扩散双电层的滑动面上产生电动电位。ζ-电位的大小与电泳速度成正比，因此可以根据电泳速度的大小来研究胶粒的电位及带电性质等情况。 电动电位与热力学电位有所不同，后者是指胶体粒子与溶液的电位差，即固——液体之间的电位差，而ζ-电位是胶粒溶剂化层界面到均匀液相内的电位。胶粒移动时，厚度为DC的溶剂化层中的反离子随之移动，因此对于均匀也行内部具有电动电位。胶粒应看作是固相粒子和溶剂化层的总体，胶体的移动不时固——液之间的相对移动。而是固相所带的溶剂化膜（液相）与另一部分（包过扩散层）之间的相对移动。 图 ζ-电位下降曲线及电解质对ζ-电位的影响 这样，我们也就可以推知电解质对ζ-电位的影响。当电解质浓度增大时，就会压缩扩散层（见图中扩散层厚度C被压缩为C！），ζ-电位也随之下降（见图中NC！线）。当扩散层厚度被压缩成CD时，ζ-电位就等于零。其次电解