硫磺溶胶.docVIP

物理化学独立实验 硫磺溶胶制备及其ζ电势的测定 一、实验目的 1、掌握用 JS94G+型微电泳仪测定溶胶电势的方法； 2、探索采用更换溶剂法制备硫磺溶胶的条件，测定硫磺溶胶的ζ电势； 3、探讨电解质、表面活性剂及其浓度对硫磺溶胶和分散稳定性 二、实验原理 硫磺在水中的溶解度很小，在乙醇中则有一定的溶解度。若将适量的硫磺乙醇溶液滴加入水中，溶质硫磺将以分子聚集体的形式析出，这些微小颗粒均匀分散于水中，能形成较为稳定的硫磺溶胶[1]。此种制备溶胶的方法称为更换溶剂法。由于硫磺是疏水性的，所以该溶胶为憎液溶胶。 在上述制备的硫磺溶胶中，硫磺微颗粒因具有较高的比表面能和表面活性， 通过发生表面吸附，可降低其自身和溶胶的自由能。非极性、疏水的单质硫在含有少量乙醇的水溶液中，倾向于优先吸附乙醇分子。体系能量可能降低较多的吸附方式是：硫磺微颗粒吸附溶液中乙醇分子一端疏水性的乙烷基；而乙醇分子另一端亲水性的羟基，则易与临近的水分子形成氢键相连接。显然，通过这种方式，可明显降低溶胶体系的能量，使原本疏水的硫磺颗粒能均匀分散与水中，形成较为稳定的硫磺溶胶。为此，乙醇可称为该溶胶的稳定剂。 上述形成的硫磺溶胶是负电性溶胶。导致硫磺胶粒带电的可能原因是：硫 磺微颗粒因布朗运动，与介电常数较大的水分子发生持续的摩擦和极性诱导；硫磺颗粒表面吸附物质的解离；硫磺颗粒表面吸附离子或偶极分子。 若在硫磺溶胶中加入适量的表面活性剂，由于表面活性离子有显著的亲油、 亲水性，它更容易吸附于硫磺颗粒的表面，从而影响溶胶的界面电性质和分散稳定性。若改为在硫磺溶胶中加入电解质，也会影响溶胶的界面电性质和分散稳定性。另外，有些高价反离子的加入（例如Fe3＋离子等），可在胶粒表面发生特性吸附，甚至能改变硫磺溶胶的电性，并使其发生不规则聚沉。表面活性剂和电解质对溶胶分散稳定性的影响具有双重性：加入适量的表面活性剂或电解质，可提高溶胶的稳定性；加过量后，则会破坏溶胶的稳定性。 通常可用胶体ζ电势绝对值的大小来衡量溶胶的分散稳定性。对于靠静电 稳定的憎液胶体，存在一个临界ζc电势，当胶体的ζ电势的绝对值小于ζc时，胶体的稳定性较差，易发生聚沉。多数胶体的ζc值在25-30mV左右。通过测定含不同浓度电解质或表面活性剂的硫磺溶胶的ζ电势，可得到稳定剂的浓度与溶胶ζ电势的关系。由这些结果，可以确定制备稳定硫磺溶胶所需的稳定剂的合适浓度，可以分析、探讨硫磺胶粒表面的吸附情况和稳定剂浓度对溶胶分散稳定性的影响，获得较多有关硫磺溶胶界面电性质的知识。 三 、仪器和试剂 1、仪器 JS94G+型微电泳仪（上海中晨数字技术设备有限公司制造，华东师范大学监制） 超声波仪（JL－60，上海杰理科技有限公司）； 超级恒温槽 （上海试验仪器厂）； 　 50mL烧杯8个；移液管（1 mL、2mL）各1支；量筒（25mL）2只；玻璃滴管若干支；擦镜纸。 2、试剂 硫磺粉（C.P）， 无水乙醇 (A.R.)，KCl (C.P.)，MgCl2 (C.P.)，FeCl3 (C.P.)， 十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、均为A.R级。 3、溶液 配制0.1M NaCl 、MgCl2、FeCl3溶液；1.0g/L十六烷基三甲基溴化铵溶液；1.0g/L十二烷基苯磺酸钠溶液。 四、实验内容 1、练习JS94G+型微电泳仪的测试操作 膨润土水分散体系ζ电势的测定：在盛有20 mL浓度为10-3 mol · L－１ KCl溶液的烧杯中，加入少许膨润土。将该烧杯置于超声波仪中，振荡2～3分钟，使膨润土均匀分散。按仪器的操作说明书和附录的提示，练习JS94G+型微电泳仪的测试操作，测定膨润土分散体系的ζ电势。膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，分散于水溶液中有较稳定的ζ电势。 2、硫磺溶胶的制备及其ζ电势测定 取适量硫磺粉放入小烧杯中，加入一定量无水乙醇搅拌、溶解，硫磺粉仍有少量剩余。将该烧杯放在60℃的恒温槽水浴中，约15 min后，振荡烧杯数次，待溶液澄清后，用滴管吸取硫磺乙醇清液，分别滴加5、10、15、20、25和30滴于各盛有18mL的蒸馏水烧杯中，在加水定容至20mL，振荡烧杯，使胶体分散均匀。在微电泳仪上测定各硫磺溶胶的ζ电势，并确定ζ电势绝对值最大的溶胶所需滴加的硫磺乙醇溶液的量x(滴)。 （注意：以下实验取20滴硫磺乙醇溶液。） 3、测定含电解质的硫磺溶胶的ζ电势 分别取浓度为5×10-5、1.0×10-4、5.0×10-4、1.0×10-3、5.0×10-3、0.01 mol · L－１的NaCl、MgCl2和 FeCl3（1.0×10-5、5×10-5、1.0×10-4、5.0×10-4、1.0×10-3、5.0×10-3）溶液各15mL放入不同的烧杯，