王保玲

在中學(xué)化學(xué)中，《膠體》這一單元篇幅較短，對(duì)膠體的性質(zhì)沒(méi)有很詳細(xì)地說(shuō)明原因，一般教學(xué)中教師們常采用的處理方法是用生活、生產(chǎn)中常見(jiàn)的膠體及可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象導(dǎo)出膠體的某些性質(zhì)，然后要求學(xué)生記憶這些性質(zhì)，如通過(guò)夜空中的一束光柱引出膠體具有丁達(dá)爾現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其他膠體存在此現(xiàn)象，從而證明和記憶這一膠體用以區(qū)別溶液的特有性質(zhì)，在教學(xué)中并未說(shuō)明清楚這種性質(zhì)產(chǎn)生的本質(zhì)。這樣做的主要原因是很多教師認(rèn)為“膠體”的深入理解很難，應(yīng)當(dāng)在大學(xué)《物理化學(xué)》這門學(xué)科中透徹學(xué)習(xí)。但我們應(yīng)當(dāng)看到如果學(xué)生不能了解產(chǎn)生各種性質(zhì)的原因，則可能導(dǎo)致學(xué)生記憶不清，同時(shí)難以理解膠體穩(wěn)定性被破壞的原因及產(chǎn)生的結(jié)果。

膠體化學(xué)作為化學(xué)的一個(gè)小分支，在大學(xué)中將較詳細(xì)地闡述清楚，以學(xué)生目前掌握的物理知識(shí)，學(xué)生能利用物理中的光學(xué)、力學(xué)和電學(xué)知識(shí)理解膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)、布朗運(yùn)動(dòng)和電泳現(xiàn)象，下面分別加以說(shuō)明。

1.膠體的光學(xué)性質(zhì)

如圖1所示，在暗室里，將一束光線透過(guò)溶膠，在光束的垂直方向觀察，可以在光透過(guò)溶膠的途徑上看到一個(gè)光柱，這就是丁達(dá)爾效應(yīng)。

圖1

丁達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是溶膠對(duì)光的散射作用?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)在400～760nm的范圍，略大于一般溶膠粒子的尺寸。當(dāng)可見(jiàn)光（電磁波）照射在微粒上時(shí)，向各個(gè)方向發(fā)射與可見(jiàn)光有相同頻率的電磁波即散射光波。由溶膠的高分散度和多相性，入射光照射在溶膠粒子上，必然會(huì)產(chǎn)生散射光。當(dāng)然，由于分子熱運(yùn)動(dòng)引起密度或濃度漲落，會(huì)造成光學(xué)的不均勻性，產(chǎn)生光的散射。從而使每一個(gè)被光照射的膠粒成為一個(gè)個(gè)“小太陽(yáng)”，如此在光線上排列一組“小太陽(yáng)”，形成一條“光的通路”，這就是丁達(dá)爾效應(yīng)。

2.膠體的力學(xué)性質(zhì)

溶膠是一種高度分散的多相系統(tǒng)，在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的。溶膠會(huì)自動(dòng)聚結(jié)為大粒子，使整個(gè)膠體系統(tǒng)遭到破壞。但溶膠能穩(wěn)定地存在，主要原因是溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。

在物理課中“分子熱運(yùn)動(dòng)”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上就提到過(guò)這種動(dòng)力學(xué)性質(zhì)——布朗運(yùn)動(dòng)。

圖2

產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因是分散質(zhì)分子對(duì)膠粒的撞擊結(jié)果，受介質(zhì)分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，在某一瞬間，它所受的來(lái)自各個(gè)方向的撞擊力不會(huì)相互抵消，如圖3所示，加上粒子自身的熱運(yùn)動(dòng)。因而，它在不同時(shí)刻以不同速度、不同方向做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

圖3

溶膠粒子的布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)引起溶膠中分散相粒子的擴(kuò)散作用。所謂擴(kuò)散，指溶膠粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)定向遷移現(xiàn)象，擴(kuò)散的推動(dòng)力是濃度梯度。即膠粒從高濃度處向低濃度處擴(kuò)散是自發(fā)的。

3.膠體的電學(xué)性質(zhì)

在外加電場(chǎng)的作用下，帶電的分散相粒子在分散介質(zhì)中向相反符號(hào)電極移動(dòng)的現(xiàn)象，就是溶膠的電學(xué)性質(zhì)——電泳。如圖4所示。

圖4 電泳

產(chǎn)生電泳的主要原因是膠粒是帶電的，即在固液界面層上會(huì)呈現(xiàn)帶電現(xiàn)象。究其原因可有數(shù)種，其中之一是固體表面上的物質(zhì)粒子，在溶液中發(fā)生電離，可導(dǎo)致固體表面帶電。固體表面上的帶電離子不論是如何產(chǎn)生的，皆應(yīng)視其為固體粒子的組成部分，帶電的固體粒子表面由于靜電吸引力的存在（簡(jiǎn)稱反離子或異電離子）環(huán)繞在固體粒子的周圍，這樣在固液兩相之間形成雙電層結(jié)構(gòu)。

以KI溶液滴加至AgNO 溶液中形成AgI溶膠（正溶膠）為例，形成的膠核吸附溶液中的過(guò)量的NO 離子，而膠粒帶正電荷：

圖5

以上就是在高中階段我們介紹的膠體的三大主要性質(zhì)——丁達(dá)爾效應(yīng)、布朗運(yùn)動(dòng)和電泳。如此，以中學(xué)物理知識(shí)理解化學(xué)中的膠體性質(zhì)，不但可以讓學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上記憶清楚膠體的性質(zhì)，而且可以讓學(xué)生真正從本質(zhì)上理解外界某些條件的改變，膠體的穩(wěn)定性被破壞而產(chǎn)生聚沉的原因，還可以在化學(xué)教學(xué)中復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，這是“一舉三得”的好事。

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