實(shí)驗(yàn)七 微觀電泳測定微粒分散制劑的荷電性沈陽

1、實(shí)驗(yàn)七 微觀電泳法測定微粒分散制劑的荷電性質(zhì)與Zeta電位一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉表面電位儀的工作原理與使用方法2. 掌握微粒分散制劑（鴨膽子油乳）荷電性質(zhì)與電位測定方法3. 了解電解質(zhì)（FeCl3）對鴉膽子油乳劑荷電性質(zhì)的影響二、基本原理 分散系微粒荷電的主要原因如下：1.電離作用 微粒表面存在電解質(zhì)在水中解離如脂肪酸類解離成-COO,氨基酸解離成-NH3+等。2.吸附某種離子，使微粒表面帶電作用 微粒表面選擇吸附而使表面帶電，決定微粒的組成與溶液中離子性質(zhì)，如AgI溶膠微粒，當(dāng)KI過量存在，吸附I-荷負(fù)電，當(dāng)AgNO3過量時(shí)，吸附Ag+荷正電。從陰、陽離子水化強(qiáng)弱來分析，通常陽離子比陰離子更

2、容易水化，留在溶液中傾向大，陰離子易被吸附，因此表面帶負(fù)電荷較多。3.難溶離子型固體物質(zhì)溶解成分散系 此類固體物質(zhì)溶解在給定的溶液中有一定的溶度積，由于陰、陽離子的不等量溶解使微粒表面帶電。4.離子取代荷電 例如粘土分散系中的Si4+往往部分被低價(jià)的Al3+取代，使粘土粒子帶電。5.接觸摩擦帶電 由于微粒與分散介質(zhì)接觸摩擦而使粒子帶電。通常介電常數(shù)大的相帶正電，介電常數(shù)小的相帶負(fù)電。例如玻璃微粒（=56）在水中（=81）帶負(fù)電；在苯中（=2）則帶正電。有關(guān)微粒分散系界面荷電相繼有Helmholtz平板電容式雙電層、Gouy和Chapman擴(kuò)散雙電層、Stern擴(kuò)散雙電層、Grahame雙電層理

3、論。其中Stern和Grahame雙電層理論較完善，適用性較廣，應(yīng)用較多。在此只就Grahame雙電層理論作簡要介紹。Grahame進(jìn)一步發(fā)展了Stern雙電層概念，將Stern層又分為兩層，即內(nèi)Helmholtz層和外Helmholtz層，他認(rèn)為內(nèi)層是由未水化離子組成，并緊靠近固體微粒表面，即Stern模型中的Stern層。外層是擴(kuò)散層，由水化離子組成，又分成兩部分，其中一部分與固體吸附較緊密，可以隨固體微粒運(yùn)動(dòng)，稱外Helmholtz層，而另一部分?jǐn)U散的較遠(yuǎn)，不隨固體微粒移動(dòng)而移動(dòng)。其滑動(dòng)面上的電位稱電位。Grahame雙電層模型如圖7-1。 圖7-1 Grahame 雙電層模型1 膠體顆

4、粒表面（若系金屬，則= ）2 stern 層3 內(nèi)Helmholtz 面（IHP）4 外Helmholtz 面（OHP）(亦稱滑動(dòng)面)5 溶劑化（或水化）陽離子6 特性吸附的陰離子7 第一水層（ 6）8 第二水層（ 32）雙電層理論模型還在進(jìn)一步討論，如雙電層理論中的介電常數(shù)問題，對特性吸附問題也有不同的見解。目前也有從剩余價(jià)鍵角度出發(fā)討論雙電層理論等等。電泳是在兩端裝有電極的電泳池內(nèi)，注入微粒分散制劑鴉膽子油乳劑，在直流電場作用下，帶電粒子向相反方向移動(dòng)的電動(dòng)現(xiàn)象，稱為電泳。電泳產(chǎn)生的原因是由于分散系的微粒表面形成擴(kuò)散雙電層，雙電層的滑動(dòng)面上產(chǎn)生電動(dòng)電位（Zeta電位）。電位與電泳速度有關(guān)，

5、所以通過測定電泳速度，可計(jì)算求出 電位。根據(jù)Helmholtz公式可有如下關(guān)系： (71)式中為動(dòng)電電位（mV）；u為電泳速度（m/s）；為分散介質(zhì)粘度（p）；為分散介質(zhì)的介電常數(shù)；E為電位梯度(v/cm)；u/E為電泳淌度；Kt為不同溫度下電位與淌度的比值(m/sec/v/cm)。以水溶液為介質(zhì)時(shí)，其不同溫度下的比值見附表。電泳速度：在選定距離內(nèi)，電泳所需的時(shí)間，以微米/每秒數(shù)表示： u=l/t (72)式中l(wèi)為微粒電泳距離（m）；t為電泳時(shí)間(sec)；E為電位梯度E。 E=V/L (73)式中V為外加電場直流電壓(V)；L為兩極間的距離(cm)。根據(jù)（7-1）式，將（7-2），（7-3）

6、式及Kt數(shù)據(jù)代入（7-4）式可求得位。 =Ktu/E (74)三、儀器與藥品表面電位測定儀（BDL-B型） 鴉膽子油乳劑 3.0FeCI3 溶液四、操作步驟1. 鴉膽子油乳測試液配制取鴉膽子油乳劑1ml置于50ml容量瓶，加2.5%甘油水溶液稀釋至刻度，搖勻，裝入電泳管。2. 儀器結(jié)構(gòu)與調(diào)試(1)調(diào)節(jié)水平，水平儀氣泡調(diào)至中心。(2)打開各部件開關(guān)，顯示器17，儀器電源22（先預(yù)熱30分鐘）(3)裝上電泳管4，電泳池內(nèi)充灌重蒸餾水，關(guān)上活塞，旋緊兩螺釘(4)將光源8對準(zhǔn)物鏡3，調(diào)節(jié)光源使目鏡視場，電視顯示器的亮度合適。1234523 24 25 26 27 2822212019181798761

7、0111213141516圖7-2表面電位測定儀外部結(jié)構(gòu)1）日本JVC攝像機(jī) 2）16目鏡 3）10物鏡 4）電泳器 5）電泳器禁定螺釘 6）千分表 7）水平調(diào)節(jié)螺旋 8）低壓光源 9）調(diào)焦螺旋 10）220v 電源線 11）正極導(dǎo)線(紅) 12）負(fù)極導(dǎo)線(黑) 13）保險(xiǎn)絲 14）220 v電源線 15）攝像機(jī)-顯示器連接線 16）220 v 電源線 17）電視顯示器 18）電壓、電流示值窗 19）電壓、電流示值轉(zhuǎn)換 20）復(fù)零鍵 21）計(jì)時(shí)顯示窗 22）電源線 23）左向計(jì)時(shí) 24）右向計(jì)時(shí) 25）左向移動(dòng) 26）右向移動(dòng) 27）電壓微調(diào) 28）電壓粗調(diào) 3. 電泳管靜止層位置的調(diào)試和確定

8、(1)移動(dòng)上、下旋鈕，找到上下邊界（黑）。(2)可目視觀察使光源對準(zhǔn)管中心。(3)調(diào)節(jié)左右、上下及前后旋鈕，使在目鏡中可清晰看到標(biāo)記，找到一個(gè)標(biāo)記比較清晰，調(diào)至視野中心。(4)旋轉(zhuǎn)手輪（大），使屏幕圖象清晰；旋轉(zhuǎn)小手輪，在屏幕中調(diào)出十字格，并調(diào)節(jié)上下，左右，前后旋鈕，使在屏幕中找到，這時(shí)可固定電泳槽，擰緊螺絲。這時(shí)屏幕可能模糊，調(diào)節(jié)前后扭至清晰。(5)關(guān)上活塞。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)前后扭兩圈（0.4mm）。加上電壓（左黑，右紅）。4. 電泳速度的測定(1)這時(shí)可灌上樣品，用注射器緩緩注入電泳管內(nèi)，不能有氣泡。(2)撥動(dòng)旋鈕19至電壓檔，在顯示窗18讀出電壓值（工作電壓選擇從小到大使具有一定的電泳速度）。

9、(3) 撳左右移動(dòng)鍵25或右移動(dòng)26。使微粒至網(wǎng)格線上。(4) 撳左右計(jì)時(shí)鍵23和右向計(jì)時(shí)鍵24，作定距離往復(fù)測定（格值50m），計(jì)時(shí)，一般檢測10個(gè)微粒作左向、右向兩次計(jì)時(shí)，10個(gè)微粒，共測20次。從顯示窗21讀出總時(shí)間和次數(shù)。5注意事項(xiàng)：(1) 電泳池池內(nèi)不測定時(shí)，應(yīng)灌滿蒸餾水。(2) 選取粒子速度以取中間為好，太快或太慢都不好。(3) 同一個(gè)粒子的兩次來回時(shí)間誤差不能超過10%。(4) 毛細(xì)管內(nèi)要避免沾污，測定完后，必須用重蒸餾水反復(fù)沖洗，至無移動(dòng)粒子，充灌重蒸餾水下次備用。(5) 當(dāng)調(diào)節(jié)好標(biāo)記并轉(zhuǎn)兩圈之后就不能再動(dòng)此鈕。(6) 調(diào)試確定靜液層時(shí)，應(yīng)根據(jù)物鏡的工作距離定位，避免鏡頭與毛細(xì)

10、管頂緊，損壞毛細(xì)管。五、數(shù)據(jù)記錄1微粒表面電荷極性的判別撳左向移動(dòng)鍵25，顯示屏上微粒圖象如向左移動(dòng)，則表明電荷為負(fù)，反之則電荷為正。2電泳和zeta電位的計(jì)算將測定的電泳時(shí)間取平均值X(sec，20次)，則電泳速度(u)為50/x (m/sec), 電泳率(M) 為u/E, Zeta電位( ) 為7.2Ktu/v (mv)。3樣品溫度若不是25C, 可按93，這時(shí)顯示C，打入樣品實(shí)際溫度20C，然后按“M”即可。4若未復(fù)零，測定之前按09M復(fù)零，按09可輸出電壓。5測定21次后，按M1即可打印出結(jié)果。參考文獻(xiàn)1 Grahame DC. Chem Rev,1947, 41:4412 石井文田. 藥劑學(xué)(日), 1984, 44(4):2153 Ware BR. J Colloid Interf Sci, 1972, 39:670附表1 不同溫度下 -電位與淌度比值Kt（液相是水或水溶液）溫度溫度429.172313.86528.002413.35626.872512.85725.802612.37824.792711.90923.832811.