Fe（OH）■ 膠體電泳實驗的研究與討論

周薇薇 趙旺 王鳳武 魏亦軍

摘??? 要： Fe（OH）■溶膠電泳是高校很重要的一個物理化學實驗，但是這個實驗時間較長，而且實驗過程中有很多因素易導致實驗失敗。文章對Fe（OH）■溶膠電泳實驗的實踐研究，分別從如何安排實驗步驟及實驗細節(jié)等諸多方面入手，提出很多可以縮短試驗時間、提高實驗效率的方法，旨在幫助學生實驗時盡快完成，在最短時間里獲得更大的實驗收獲，認識到實驗改進的獲益，提高學生主動思考的積極性。

關鍵詞： Fe（OH）■溶膠電泳??? 半透膜袋??? 滲析純化

1.引言

Fe（OH）■膠體電泳實驗是高校物理化學實驗中非常重要的一個實驗。Fe（OH）■溶膠制備簡單、顏色鮮艷、穩(wěn)定性好，但是溶膠電泳受到很多因素的影響，如膠體中膠粒的形狀、表面電荷數(shù)量、溶劑中電解質的種類、例子強度、pH值、溫度和所加電壓等[1]-[3]。按照實驗教材指導，所用溶膠需要經(jīng)過滲析純化才能使用，但是滲析純化用的半透膜袋在使用過程中很易破裂，袋子如果做的太厚會影響滲析效果，并且滲析純化的時間很長，將影響實驗效率，針對這些導致實驗效率低，甚至失敗的原因，我們在物理化學實驗教學過程中仔細研究、耐心探討，找到可以提高實驗效率和實驗成功率的方法。

2.巧妙安排實驗步驟，節(jié)省實驗時間

在Fe（OH）■膠體電泳實驗中，我們巧妙安排實驗步驟，節(jié)省實驗時間，提高實驗效率。主要從兩個途徑實施：

2.1通過巧妙調節(jié)實驗講解時間，提高實驗效率。在眾多物理化學實驗中，F(xiàn)e（OH）■膠體電泳實驗是一個實驗步驟相對繁多的物化實驗。此實驗的主要步驟包括溶膠的制備、溶膠的降溫、半透膜袋子的制備、膠體的純化、溶膠再次降溫并測定電導率、輔助液的制備及最后的膠體電泳，大的步驟就有七步之多，非常繁瑣。做這樣復雜的實驗，對實驗教師對實驗的講解有很高的要求。即使學生仔細預習了實驗，實驗老師在講解的時候也要面面俱到。從溶膠的制備，到半透膜袋子的制備，到溶膠的純化，再到輔助液的制備，最后才是膠體的電泳，每一個步驟的操作，每一個步驟中的注意事項，每一個步驟中需要特別小心的地方都要講到，一旦有一個地方?jīng)]講到，學生實驗就可能出現(xiàn)錯誤，導致實驗從頭再來;而一旦實驗從頭再來，更浪費實時間。按照這種面面俱到的講法，膠體電泳實驗的講解時間至少需要50分鐘，這個50分鐘是建立在實驗原理沒有占用太多時間的基礎之上的;如果實驗原理要認真講解的話，大概需要60分鐘左右。假設每次實驗講解都占用一個小時的話，等講解完成，學生再實踐實驗，制備溶膠需要30分鐘，制備滲析袋需要30分鐘，滲析純化需要60分鐘，膠體電泳的準備和電泳需要60分鐘，如果中間不出現(xiàn)大的問題的話，大概需要3個小時的實踐才能完成實驗。加上最初的講解時間，一共需要4個小時。這還是在實驗順利，不出現(xiàn)大的意外的前提之下。4個小時的時間對于物理化學實驗而言，實在是一個時間很長的物理化學實驗，而且中間有一個小時左右是在漫長等待中度過的，白白浪費了。

如何統(tǒng)籌安排好實驗步驟，不至于使大部分時間浪費掉呢？我們可以把實驗步驟稍微調換一下。我們在最先的實驗講解中可以先只講解第一步膠體的制備，第二步半透膜袋子的制備，這兩個步驟講完之后，讓學生開始這兩步實驗操作，等學生做好這兩步之后，開始Fe（OH）■溶膠的滲析純化，也就是開始漫長的一個小時的等待。在這一個小時的等待時間中，學生只要10分鐘換一次滲析純化的水就可以了，這個時間是白白浪費掉的，可是我們可以在這一個小時的時間里講解剩余的步驟，這樣就可以把這些本來浪費掉的時間利用起來。在這一個小時左右的時間中，詳細地把剩余實驗步驟面面俱到地講好，不但可以充分利用時間，而且有另一個好處：將實驗步驟的講解分成了兩份，這樣使繁瑣的步驟分成兩部分：學生不需要一下子記憶那么多實驗步驟，將步驟分成兩次講解，兩部分操作，這樣可以將負擔減半，出錯概率會大大降低，實驗成功率大大提高。

2.2前輪實驗制備溶膠，后輪實驗膠體電泳，避免滲析純化中的大段時間等待。Fe（OH）■溶膠電泳實驗中最浪費時間的就是滲析純化這一步了。雖然實驗教材上寫的是進行5次滲析純化，但是物理化學實驗中一般安排滲析純化6次?？墒且驗閷W生第一次制備半透膜袋子，袋子做得普遍較厚，厚度大的半透膜袋子會影響滲析純化的效果，而如果純化效果不好，就會影響后面的電泳實驗效果。6次純化會占用一個小時的時間。純化完結后，還要降到室溫，以進行膠體電泳，這個降溫時間并沒有算到純化的60分鐘里面，還需要另外加時。所以在一個小時的純化時間與將近30分鐘的降溫時間中，學生是沒有事情可以做的，就是純粹等待。在這段時間內(nèi)，也沒有辦法準備后面的實驗，因為后面實驗的準備工作是建立在膠體純化結束、降溫結束的基礎之上進行的。

所以只要把這將近一個半小時的時間節(jié)約出來，就能節(jié)約實驗時間，提高實驗效率。而我們的辦法是：前輪實驗制備溶膠，后輪實驗膠體電泳。

如果按照教材中正常的實驗步驟操作的話，學生應該是自己制備溶膠，然后純化，再用自己的溶膠進行實驗電泳。這是正常的實驗步驟?？墒沁@樣操作的話，就必須等待一個半小時左右，實驗效率很低。而我們可以將實驗步驟進行分解，分開操作。具體是這樣實施的：學期第一次實驗之前，由實驗老師準備好溶膠，這個溶膠是已經(jīng)進行了滲析純化，并且已經(jīng)降溫到室溫的膠體。第一組做實驗的學生前面幾步按照正常步驟進行，先制備溶膠，再制備半透膜袋子，然后開始滲析純化;滲析純化開始之后，可以不用等待，在滲析純化的60分鐘里，學生可以用教師提前準備好的溶膠進行最后電泳的準備工作，并且進行膠體電泳（包括測量溶膠電導率、制備輔助液、進行膠體電泳）;等電泳結束的時候，滲析純化也差不多完成了，兩項基本同時完成。學生將自己制備好的溶膠收好，讓膠體子自然降溫。等到進行下一組實驗的時候，膠體早已降溫到室溫，就可以給下一組同學進行膠體電泳使用。就這樣依次輪流下去，第二組用第一組制備的溶膠進行電泳，并同時制備膠體給第三組電泳使用;而第三組用第二組制備的溶膠進行電泳，并同時制備膠體給第四組電泳使用，依次類推，直到最后實驗課結束。

這種“前輪實驗制備溶膠，后輪實驗進行膠體電泳”的操作方式的最大好處，就是在保證學生每一個步驟都完成、進行操作過的前提之下，不用等待滲析純化的一個半小時，學生既沒有偷工減料地進行實驗，又不用浪費自己的寶貴時間，還獲得一個完整的實驗結果，兩全其美。

3.從實驗細節(jié)方面注意，提高實驗效率，節(jié)約實驗時間

3.1溶膠的制備方面。在第一步的溶膠制備過程中，用可以加熱的磁力攪拌器代替人工的手動攪拌，用滴液漏斗代替人工滴加FeCl■溶液，不需要學生一直盯著，可以騰出人手進行下一步操作——滲析袋的制備，這樣就可以兩步同時進行，大大節(jié)省實驗時間。

3.2滲析袋的制備方面。滲析袋的制備是膠體電泳實驗中一個比較難的步驟。有很大一部分學生不能第一次就制備出適用于實驗的半透膜袋子。做這個實驗的學生因為做袋子不順利，有的甚至做了七八個袋子依然不成功，實驗時間都浪費在這個中間環(huán)節(jié)上。另外，因為是首次進行這種半透膜袋子的制備，有的學生即使勉強制好了袋子，也做得很厚，厚度大的袋子滲析效果不好，而沒有好的滲析效果，最后膠體電泳的效果就不好。所以，迅速制備出好的半透膜袋子是膠體電泳實驗中非常重要的一個關鍵性步驟。

半透膜袋子的制備過程中有幾個應該注意的地方：（1）僅僅憑借單調的講解，首次制備的學生一般不能一下子掌握好制備技巧。如果在講解過程中不能一邊講解一邊演示的話，學生會更一頭霧水。因此教師講解這一部分的時候，一定要邊講解、邊演示。這樣學生才能在最短時間內(nèi)掌握制備技巧，才能大大提高制備成功率。（2）做半透膜袋子的時候一定要注意錐形瓶的情況，做袋子用的錐形瓶必須是干凈、干燥的。這個方面一定要嚴格要求，不能有一點馬虎，如果瓶子里有一點水，或者有一點臟的東西，都會導致實驗失敗;另外還有一點，如果臨時烘干錐形瓶制備半透膜袋子，瓶子必須降到室溫才可以用，因為高溫的瓶壁會致使火棉膠中的乙醚揮發(fā)太快而產(chǎn)生氣泡，而氣泡在制備過程中如果破了的話，制備好的袋子就是一個破的袋子。（3）在錐形瓶中適量多加火棉膠，加到100～150mL，這樣可以一定程度地避免遺漏，避免錐形瓶中有未被鋪到火棉膠液膜的地方。但要注意，如果這樣操作的話，在制備半透膜袋子的過程中，多余的火棉膠一定要回收。因為用來制備的錐形瓶是干凈、干燥的，多余的火棉膠一定可以回收，否則太浪費。（4）在制備半透膜袋子的過程中，要在錐形瓶壁上連續(xù)滾動兩次，進行兩次火棉膠液膜鋪展。實踐證明，這樣可以有效避免遺漏，大大提高一次成功幾率。

3.3溶膠降溫過程需要等待，這個時間也是白白浪費的，尤其是滲析純化結束后的那次降溫，必須降到室溫，降到去離子水的溫度。這次降溫時，最好選擇自然降溫，我們可以將溶膠分成多份，分開降溫，這樣可以加快降溫速度。

3.結語

Fe（OH）■膠體電泳實驗是一個重要的高校物理化學實驗，此實驗步驟簡單有趣、操作簡易，實驗現(xiàn)象明顯，并且非常考察學生的動手能力，是一個非常值得師生深入研究并且動手操作的高校物理化學實驗。但是由于實驗本身的特點，致使實驗時間特別長，實驗過程中有很長時間是在空白等待，實驗效率大大降低;另外，半透膜袋子的制作也是一個頭疼的問題，制作過程中極易出現(xiàn)問題，導致制備滲析袋的時間變長，甚至導致實驗在其他步驟出錯從頭再來。為了防止這些問題對實驗過程的干擾，我們從實驗步驟的巧妙安排、實驗細節(jié)及其他幾個方面進行了詳細地討論，以最大限度地提高膠體電泳實驗效率和成功率，增強教學效果，從而使學生受益。

參考文獻：

[1]劉建華，沈志農(nóng)，龔文強，肖利，胡洵璞.氫氧化鐵溶膠電泳實驗的研討[J].湖南工業(yè)大學學報，2010，24（5）：98.

[2]劉勇躍，賈翠英.氫氧化鐵溶膠電泳實驗的改進研究[J].實驗室科學，2008，（5）：85.

[3]陳書鴻，莫春燕.氫氧化鐵溶膠電泳實驗的改進[J].中國西部科技：2008，07（28）：13.

基金項目：本文系“淮南師范學院校級質量工程項目（2012hsjy13、2013hsjyxm26）”與“安徽省級質量工程項目（2014jyxm312）”的研究成果。