Електрокінетичними називаються явища, що відбуваються в гетерогенних (неоднорідних) дисперсних системах. Суть цих явиш полягає в рухові одного компонента рідини відносно другого під дією зовнішнього електричного поля або у виникненні різниці потенціалів між різними шарами розчину в результаті переміщення компонентів розчину під дією зовнішніх пондеромоторних (діючих на кожну частинку компонента) сил.
До електрокінетичних явищ відносяться: електрофорез - рух в рідині завислих твердих частинок, крапель рідини іншої природи або газових пухирців під дією зовнішнього електричного поля; електроосмос - рух рідини через капіляри, або мембрани під дією зовнішнього електричного поля; ефект Дорна - виникнення в розчині різниці потенціалів між шарами рідини за напрямком осідання в ній завислих твердих частинок в полі тяжіння або в центрифугах; виникнення різниці потенціалів між кінцями капілярів або між поверхнями мембран при проштовхуванні розчину через них зовнішнім тиском.
|
|
В даній роботі вивчається електрофорез.
В розчині електроліту за допомогою джерела струму утворюється однорідне електричне поле. Якщо розчин має малу концентрацію, то швидкість руху іонів v в цьому полі пропорційна величині напруженості поля Е,
v = bЕ, (1)
де b - коефіцієнт пропорційності, який називається рухливістю носіїв електрики. Рухливість іонів чисельно дорівнює швидкості, що її надає іонові напруженість поля в 1 В/м:
b = v/E (2)
Для визначення рухливості іонів краплю насиченого розчину марганцевокислого калію - КМпО4 наносять на стрічку фільтрувального паперу, змочену розчином солі NаСІ малої концентрації. Стрічка фіксується на підставці П, а її кінці занурюються в кювети К1 і К2 з розчином NаСІ. Електроди Е1 і Е2 з'єднуються з джерелом сталої напруги 150-200 В. Під дією електричного поля іони К+ і Мп04 - переміщуються в розчині, що змочує стрічку.
Вважаючи рух іонів рівномірним, знайдемо їх швидкість:
v = l/t, (3)
де l - відстань, пройдена іоном протягом часу t.
Напруженість однорідного електричного поля Е в стрічці становить
Е=U/d, (4)
де U - різниця потенціалів, а d - відстань між електродами.
Підставляючи вирази (2), (3), (4) в (1), одержимо розрахункову формулу для визначання рухливості іонів:
b= l∙d /(U∙t) (5)
Електрофорез використовується для розділу білкових фракцій сироватки крові, які мають різну електрофоретичну рухливість. Електрофоретичні дослідження складу білкових фракцій сироватки крові великої рогатої худоби допомагають при діагностиці ряду захворювань, а також застосовується в практичній ветеринарії та медицині як терапевтичний засіб.
|
|
Порядок виконання роботи:
1.
Зібрати коло за схемою рис. 1.
2. Налити в кювети К1 і К2 електроліт (розчин NaCl).
3. Виміряти відстань між електродами d.
4. Змочити стрічки фільтрувального паперу (розміром 1 см X 20 см) в електроліті та покласти на підставку П. Нанести краплю досліджуваної рідини (розчин КМnO4) діаметром 3-5 мм на фільтрувальний папір, та накрити стрічку прозорою кришкою, для запобігання висиханню електроліта.
5. Ввімкнути струм і секундомір.
6. Через 10 хвилин вимкнути струм, зняти кришку. На фільтрувальному папері виміряти відстань, на яку перемістилась границя краплі досліджуваного розчину в напрямку позитивного полюса джерела напруги.
7. Повторити дослід, змінивши полярність накладеної напруги, і визначити рухливість іонів за формулою (5).
Результати вимірювань та розрахунків занести до таблиці:
№ | d | l | t | U | Е | b | Δb |
Середні значення: |
Дайте відповіді на запитання:
1. Як зміниться швидкість та рухливість іонів, якщо різницю потенціалів U між електродами збільшити у 2 рази?
2. Як зміниться швидкість та рухливість іонів, якщо відстань між електродами d збільшити у 2 рази?
3. Як зміниться швидкість та рухливість іонів, якщо їх заряд збільшився б у 2 рази?