JS94H型微电泳仪0.pptx

JS94H型微电泳仪C80微量热仪DSA100光学接触角测量仪一、电泳计算方法与原理二、仪器操作注意事项表面物理化学所涉及的内容非常宽广，固体在溶液中的荷电性质，实际上影响着固体表面性质和界面区的电荷转移反应及其进行的速度。由于多种极其重要的表面电化学效应的发现，表面电化学引起了许多种科学家的重视和研究。动电现象的特征是双电层中带电表面和大量溶液之间的相对剪切运动。例如沿着带电表面切线方向加一个电场，就有电场力施加在双电层的二个部分，在这个电场力作用下，带电表面（联带着剪切面以内的一部分溶液）向一个方向运动，而剪切面以外扩散层中的反离子则带着部分溶剂向相反方向运动。或者也可以反过来，由于外力的作用，带电表面与双电层中的扩散层部分发生相对运动，结果诱导产生一个电场，根据不同情况，可把动电现象分为四种。1．电泳——在外加电场作用下，带电表面（胶体粒子）相对于静止不动的液相运动。电泳的实用意义最大，对它的研究也最广泛。2．电渗——在外加电场作用下，液相相对于静止不动的带电表面（毛细管或多孔塞）运动。3．层流电位——在外力作用下，液相相对于静止不动的带电表面流动而诱导产生电场。又叫流动电位。4．沉降电位——在外力作用下，带电表面相对于静止不动的液相流动而诱导产生电场。沉降电位由于实验上困难较大，所以研究较少。JS94H型微电泳仪是华东师范大学与上海中晨数字技术设备有限公司合作在94年推出的新一代测试仪器的改进型，新产品由新型的光学系统、电泳池、数据采样和数据处理等部分组成，实现了由PC个人微机对采样模块的控制及后期数据处理的一体化设计，与其它同类产品相比，它具有更多的优异性能。该产品是陈邦林教授设计的第四代微电泳仪,已获得国家专利。JS94H型微电泳仪可用于测定分散体系颗粒物的固－液界面电性（电位），也可用于测量乳状液液滴的界面电性，也可用于测定等电点、研究界面反应过程的机理。通过测定粉体的Zeta电位，从pH－Zeta电位关系图上求出等电点，是认识粉体表面电性的重要方法，在粉体表面处理中也是重要的手段。与国内外其它同类型仪器相比，它具有显著的优越性。可广泛应用于化妆品、选矿、造纸、医疗卫生、建筑材料、超细材料、环境保护、海洋化学等行业，也是化学、化工、医学、建材等专业的重要教学仪器之一。假定外加电场的电场强度为E，胶粒（或液体）运动速度为v，我们来推导E，v与ζ电位之间的定量关系式。如果我们考虑固体表面为平表面，在距离固体表面x处的溶液内取一面积为A，厚度为dx的体积元（如图1），当该体积元与固体表面发生相对运动时，在最靠近固体表面的一个面上，粘滞力为：（1）作用在另一个面上的粘滞力为：（2）上式中v为颗粒相对于周围介质运动的速度。（1）和（2）式之差等于作用在该体积之上净的粘滞力：]（3）当x很小时，（4）（5）其次，由于该体积元内的离子受电场作用，使得该体积元上还存在一个电场力，当达到平衡时，电场力与粘滞力大小相等，方向相反。电场力等于电场强度与总电荷的乘积，而体积内所包括的总电荷等于体积电荷密度ρ乘体积元的体积，因此：F电＝EρAdx（6）根据泊松方程，（7）电场力与粘滞力相等,有：（8）将此式积分二次便可得到c与ψ的关系，积分时我们假定η和D都是常数。对（8）式积分一次：（9）（10）当x=∞时，==0。所以c1=0，将（10）式再积分一次，因为ψ＝0时，v=V，ψ＝ζ时，v=0，（11）令u=v/E，u称为电泳淌度，即单位电场强度下的电泳速度，则：（12）（12）式称为海姆霍茨—斯莫鲁霍夫斯基公式在此公式的推导中，我们假定固体表面为平表面，对于其它几何形状，只要曲率半径R比双电层有效厚度κ-1大得多，也即κR的乘积很大，这个公式也能适用，要使κR很大，可以使κ很大，即电解质浓度很高，或者固体表面的曲率很小。一般说当κR在100左右时，（12）式即适用。上式是适用于κR的乘积很大时，对于该值很小时，质点不能当作平板处理，此时满足Hueckel公式。Hueckel认为可以将质点看作是对电场没有扰动的点电荷，因此所受到的电场力可以用QE表示，Q是质点所带的电荷，另一方面，又假设质点的尺寸可以应用Stokes公式。在达到稳定的电泳运动时，质点所受的电场力与粘性阻力平衡QE＝6πηRv对于带电的球形质点，可以认为切动面上的电荷Q与扩散层中的电荷－Q（设想集中在距离表面κ-1处）构成一个球面电容器，ζ电位为两球面间的电位差。由球面电容器的电势和电荷的关系，有因为κR<<1，所以Q＝DRζ。将此代入（12），得在水溶液中，通常很难满足Hueckel公式要求的κR<<1的条件。例如，半径为10nm的质点在1－1电解质溶液中要达到κR＝0.1，需要电解质浓度低至1×10－5