UNIVERZITET U TUZLITEHNOLOŠKI FAKULTETFIZIKALNA HEMIJA II

Naziv vježbe: ODREĐIVANJE ZETA-POTENCIJALA I ZNAKA NAELEKTRISANJA KOLOIDNE ČESTICE POMOĆU

ELEKTROFOREZE

STUDENT:Huso Jašarević

UVOD

Elektrokinetičke pojave se mogu upotrijebiti za proučavanje prirode i osobina dvosloja. Te osobine zavise od strukture površine čestica, adsorpcije jona i drugih čestica, znaka i gustine naelektrisanja adsorbovanih jona, potencijalne razlike u adsorpcionom i difuzionom sloju odnosno zeta – potencijala i dr.Elektroforeza je pojava kod koje dolazi do kretanja disperzne faze u odnosu na nepokretnu tečnu fazu pod uticajem vanjske elektromotorne sile.Elektroosmoza je obratan proces, tj. kada u električnom polju dolazi do kretanja tečne faze u odnosu na nepokretnu čvrstu fazu.

Brzina kretanja koloidnih čestica cilindričnog oblika dana je izrazom:

gdje je:E – potencijal između elektroda (V)L – rastojanje između elektrodaε – dielektrična konstanta (F/m)η – viskozitet disperzne sredine za vodu na 25°C (1 · 10-3 Nsec/m2)ξ – zeta – potencijal (V)

Potencijal koji se javlja na granici između dvije faze naziva se elektrokinetički ili zeta – potencijal. Što je više jona suprotnog naboja u adsorpcionom sloju i u vezi s tim što je manja debljina difuzionog sloja u kojem se nalaze joni suprotnog naelektrisanja, to je manji i ξ potencijal u dvostrukom električnom sloju, tj. u odnosu na termodinamski potencijal. Zeta – potencijal je direktno neizmjerljiva veličina, ali se posredno može odrediti iz brzine kretanja koloidne čestice ili disperzne sredine u električnom polju korištenjem gore navedene jednačine.

ZADATAK VJEŽBE

Odrediti znak naelektrisanja i zeta – potencijal koloidnih čestica u pripremljenom koloidnom rastvoru.

METODA RADA

Za izvođenje elektroforeze postoje aparature raznih konstruktivnih karakteristika najčešće u obliku "U" cijevi. Aparatura sa nepolarizibilnim bakarnim elektrodama pogodna je i za određivanje apsolutnih brzina kretanja obojenih jona. Aparatura ima jednu slavinu sa malim promjerom, čime je

omogućeno polagano proticanje koloidnog rastvora i dobijanje oštre granice između dvije tečnosti.Koloidni rastvor pripremamo na sljedeći način:

Tabela:

konc. AgNO3

nakon miješanja

0.02 M AgNO3

(ml)

H2O (ml)

konc. NaClnakon

miješanja

pipetirati 0.02 MNaCl (ml)

12,4 · 10-3 M 12,4 17,6 10 · 10-3 M 10 Pripremljen koloidni rastvor treba uliti u loptasti rezervoar, zatim trokraku slavinu postaviti u položaj koji omogućava istiskivanje vazduha i isticanje malo rastvora u čašu. Prije puštanja aparaturu treba u vertikalnom položaju pričvrstiti na stalak. U bočne "U" cijevi treba do nivoa 1-1 uliti osnovnu tečnost (destilovanu vodu), a zatim pomoću pipete uronjene do dna uliti toliko 10 %-tnog rastvora CuSO4 da se oštra granica između tih tečnosti podigne približno do nivoa 1-1, a nivo osnovne tečnosti do nivoa 2-2. Poslije toga kroz otvor O uliti osnovnu tečnost u srednju "U" cijev približno do nivoa 2-2 i pažljivo postaviti trokraku slavinu u položaj koji omogućava polagano punjenje "U" - cijevi dok se oštra granica ne popne u oba kraka približno do sredine skale. Osnovna tečnost pri tome treba da dostigne nivo 3-3. granice sola se mogu dovesti na isti nivo dodavanjem nekoliko kapi osnovne tečnosti u lijevi ili desni otvor O.U krajnje krakove aparature uroniti elektrode od bakarne žice tako da se krajevi nalaze u rastvoru CuSO4 i zatim priključiti na izvor istosmjerne struje napona 100 – 200 V, zapisati vrijeme početka eksperimenta i posmatrati za koji interval vremena će se pomjeriti granica sola za 5 – 10 mm. Napon treba mjeriti voltametrom koji je priključen paralelno sa elektrodama, a rastojanje l između elektroda (između granica rastvora CuSO4) izmjeriti nekoliko puta provlačenjem savitljive žice i uzeti srednju vrijednost.

IZRAČUNAVANJE I PRIKAZ REZULTATA

Napon između elektroda E = 270 (V) Vrijeme trajanja eksperimenta t =1800 (sec) Pomak granice sola s = 0.0035 (m) Rastojanje između elektroda l = 0.068 (m) Viskozitet disperzne sredine 1 · 10-3 (Nsec/m2) Dielektrična konstanta 8.9 · 10-9 (F/m)

Zeta – potencijal računamo po formuli: (V)

gdje je:

za vodu na temperaturi od 25°C brzina elektroforeze je:

pa će biti:

Znak naelektrisanja se kreće prema anodi.