如何用物理实验研究胶体的性质

‘壹’ 怎么验证胶体的物理性质

胶体（Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。
胶体不一定都是胶状物，也不一定是液体。如：氢氧化铁胶体、云、雾

按照分散剂状态不同分为：
气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是液态或固态。（如烟、雾等）
液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。（如Fe(OH)3胶体）

固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。（如有色玻璃、烟水晶）
按分散质的不同可分为：粒子胶体、分子胶体。
如：烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、水晶是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶；淀粉胶体，蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体。

性质
丁达尔效应
能发生丁达尔现象（丁达尔效应），产生聚沉,盐析，电泳，布朗运动等现象，渗析作用等性质
丁达尔现象
当阳光从窗隙射入暗室，或者光线透过树叶间的缝隙射入密林中时，可以观察到丁达尔效应；放电影时，放映室射到银幕上的光柱的形成也属于丁达尔效应。
胶体为分散系，是一些具有相同或相似结构的一个集合，存在有数个粒子组成一个胶粒，所以一般1mol的物质形成胶体时，胶粒数（胶体粒子数）小于1mol。
介稳性
胶体的稳定性介于溶液和浊液之间，在一定条件下能稳定存在，属于介稳体系。
胶体具有介稳性的两个原因：
原因一：胶体粒子可以通过吸附而带有电荷，同种胶粒带同种电荷，而同种电荷会相互排斥（要使胶体聚沉，就要克服排斥力，消除胶粒所带电荷 ）。
原因二：胶体粒子在不停地做布朗运动，与重力作用相同时便形成沉降平衡的状态。

‘贰’ 胶体的性质！

一、胶体的性质
不同分散系分散质粒子的大小不同，胶体微粒分散质的直径（ 1 — 100 nm ）在溶液（＜ 1 nm ）和浊液（＞ 100 nm ）之间，利用丁达尔效应可区分溶液和胶体。
胶体之所以能够稳定存在，其主要原因是同种胶体粒子带同种电荷，胶粒相互排斥，胶粒间无法聚集成大颗粒沉淀从分散剂中析出。次要原因是胶粒小质量轻，不停地作布朗运动，能克服重力引起的沉降作用。
一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷，如 Fe(OH) 3 胶体、 Al(OH) 3 胶体、 AgX 胶体 (AgNO 3 过量 ) 等；非金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子带负电荷，如硅酸胶体、土壤胶体、 As 2 S 3 胶体等。胶体粒子可以带电荷，但整个胶体一定呈电中性。胶粒是否带电荷，这取决于胶粒本身的性质，如可溶性淀粉溶于热水制成胶体，具有胶体的性质，但胶体中的分散质为高分子化合物的单个分子，不带有电荷，因而也无电泳现象。
胶体聚沉的方法有：①加电解质溶液；②加与胶粒带相反电荷的另一种胶体；③长时间加热等。
胶体有广泛的应用：可以改进材料的机械性能或光学性能，如有色玻璃；在医学上可以诊疗疾病，如血液透析；农业上用作土壤的保肥；在日常生活中的明矾净水、制豆腐；还可以解释一些自然现象如：江河入海口易形成三角洲等。
胶体的聚沉与蛋白质的盐析：胶体的聚沉是指胶体在适当的条件下，（破坏胶体稳定的因素）聚集成较大颗粒而沉降下来，它是憎液胶体的性质，即胶体的凝聚是不可逆的。盐析是指高分子溶液（即亲液胶体）中加入浓的无机轻金属盐使高分子从溶液中析出的过程，它是高分子溶液或普通溶液的性质，盐析是因为加入较多量的盐会破坏溶解在水里的高分子周围的水膜，减弱高分子与分散剂间的相互作用，使高分子溶解度减小而析出。发生盐析的分散质都是易容的，所以盐析是可逆的。由此可见胶体的聚沉与蛋白质的盐析有着本质的区别。

‘叁’ 胶体的性质及其应用

、胶体的性质：能发生丁达尔现象,聚沉，产生电泳，可以渗析，等性质

胶体的应用 ：

1、农业生产:土壤的保肥作用.土壤里许多物质如粘土,腐殖质等常以胶体形式存在.

2、医疗卫生:血液透析,血清纸上电泳,利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质.

3、日常生活:制豆腐原理(胶体的聚沉)和豆浆牛奶,粥,明矾净水.

4、自然地理:江河人海口处形成三角洲,其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙所形成胶体发生聚沉.

5、工业生产:制有色玻璃(固溶胶),冶金工业利用电泳原理选矿,原油脱水等.

什么是胶体?

为了回答什么是胶体这一问题,我们做如下实验:将一把泥土放到水中,大粒的泥沙很快下沉,浑浊的细小土粒因受重力的影响最后也沉降于容器底部,而土中的盐类则溶解成真溶液.但是,混杂在真溶液中还有一些极为微小的土壤粒子,它们既不下沉,也不溶解,人们把这些即使在显微镜下也观察不到的微笑颗粒称为胶体颗粒,含有胶体颗粒的体系称为胶体体系.胶体化学,狭义的说,就是研究这些微小颗粒分散体系的科学.

通常规定胶体颗粒的大小为1~100nm(按胶体颗粒的直径计).小于1nm的几颗粒为分子或离子分散体系,大于100nm的为粗分散体系.既然胶体体系的重要特征之一是以分散相粒子的大小为依据的,显然,只要不同聚集态分散相的颗粒大小在1~100nm之间,则在不同状态的分散介质中均可形成胶体体系.例如,除了分散相与分散介质都是气体而不能形成胶体体系外,其余的8种分散体系均可形成胶体体系.(表1-1)
见
http://hi..com/izzy%5Fstradlin/blog/item/71d7bb86894db63e67096e1e.html 习惯上,把分散介质为液体的胶体体系称为液溶胶或溶胶(sol),如介质为水的称为水溶胶;介质为固态时,称为固溶胶.

由此可见,胶体体系是多种多样的.溶胶是物质存在的一种特殊状态,而不是一种特殊物质,不是物质的本性.任何一种物质在一定条件下可以晶体的形态存在,而在另一种条件下却可以胶体的形态存在.例如,氯化钠是典型的晶体,它在水中溶解成为真溶液,若用适当的方法使其分散于苯或醚中,则形成胶体溶液.同样,硫磺分散在乙醇中为真溶液,若分散在水中则为硫磺水溶胶.

由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定的大小为其特征的,故胶粒本身与分散介质之间必有一明显的物理分界面.这意味着胶体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系.

另外,有一大类物质(纤维素、蛋白质、橡胶以及许多合成高聚物）在适当的溶剂中溶解虽可形成真溶液，但它们的分子量很大（常在1万或几十万以上，故称为高分子物质），因此表现出的许多性质（如溶液的依数性、黏度、电导等）与低分子真溶液有所不同，而在某些方面（如分子大小）却有类似于溶胶的性质，所以在历史上高分子溶液一直被纳入胶体化学进行讨论。30多年来，由于科学迅速地发展，它实际上已成为一个新的科学分支——高分子物理化学，所以近年来在胶体表面专着（特别是有关刊物）中，一般不再过多地讨论这方面内容。

‘肆’ 怎样用实验方法鉴别溶胶和悬浊液

可以根据丁达尔效应，溶胶有此性质。

可以使用光线，照射，溶胶会发生丁达尔现象（即用一束光从侧面照射溶胶，在与光路垂直的方向可以清楚地看见一条发亮的光柱）而悬浊液不透明，仔细观察可以看到细小的颗粒悬浮。

实际上得到的浑浊液和乳浊液的分散，质的直径范围往往包括属于胶体粒子，如果有一种方法将分散物精密分开，使一部分粒子的半径都大于10的-7次方，而又小于10-6次方，可以形成比较稳定的乳浊液或浑浊掖，这样的分散系的性质就和胶体有明显的区别。

(4)如何用物理实验研究胶体的性质扩展阅读：

悬浊液是一种分散系，其分散质粒子直径在100nm以上，多为很多分子的集合体，如泥浆等。

悬浊液不透明、不均一、不稳定，不能透过滤纸，静置后会出现分层（即分散质粒子在重力作用下逐渐沉降下来）。

胶体能有丁达尔现象，而溶液几乎没有，可以采用丁达尔现象来区分胶体和溶液，注意：当有光线通过悬浊液时有时也会出现光路，但是由于悬浊液中的颗粒对光线的阻碍过大，使得产生的光路很短。

‘伍’ 胶体的物理性质实验

不同光源对不同溶剂现象的探究
中学教材采用红色激光笔对蓝色硫酸铜和氢氧化铁试剂进行照射，区别胶体与溶液。对此，笔者认为缺乏实验的严谨性，为什么不采用其他光源进行区别呢？不同的光源对不同试剂有什么影响呢？该实验采用不同光源对不同试剂进行照射，探究光源对丁达尔现象的影响。
1.1 采用不同光源照射

采用不同光源照射不同试剂，观察实验现象如下：

由表可看出：(1)大部分不同分散体系均有光路，只是强弱不一样(2)CuSO 4 溶液在其他光源的照射下也有丁达尔现象。原因如下：
丁达尔效应的本质是光的散射，光散射的条件是粒子小于入射光波长。而溶液粒子(小于 1 nm)和胶体粒子(甚至粗分散体系)，都小于可见光波长(400~750 nm)，当可见光透过溶液或胶体时都有一定的光散射作用，即溶液和胶体都具备产生丁达尔效应的条件.

二、Fe(OH) 3 胶体形成受哪些因素的影响
2.1 浓度的影响

配制低浓度、中浓度和恰好形成沉淀浓度的 Fe(OH) 3 分散系，用相同光源在相同环境中照射该体系。

图2.1.a低浓度

图2.1.b中浓度

图2.1.c恰好形成沉淀浓度

2.1.1 结果及讨论

随着Fe(OH) 3 胶体的浓度增大，丁达尔现象也越明显。形成
稀沉淀时，依然有明显的丁达尔现象。
2.2 温度的影响

在 50 mL 蒸馏水中分别加入相同体积的 0.1 mol、0.5 mol、1mol、1.5 mol、2 mol、3 mol 的 FeCl 3 溶液，各滴入 3 滴NaOH 溶液，一组加热，一组不加热，用相同光源照射观察其丁达尔现象。

图2.2.a 不加热

图2.2.b 加热

由图 4、图 5 观察出：加热过后，Fe(OH) 3 分散系的颜色明显加深。其中 2 mol 和 3 mol 的颜色最深，是红棕色，其它浓度的比较浅，且静置一天，结果不变。温度在 60 ℃以上基本颜色就不会发生变化，温度越低则丁达尔效应越不明显。
2.3Fe(OH) 3 胶体粒径的测量

中学教材对胶体的定义为：分散质粒子的直径介于 1~100 nm外观均一、透明，性质不太稳定。按照中学课本的方法，在 FeCl 3溶液中滴加 NaOH 溶液制取 Fe(OH) 3 胶体并煮沸，通过激光粒度仪测量其粒径，发现其主要粒径集中在 10~100 um 之间，而胶体的粒径在 1~100 nm 之间。采用 0.1 um 和 0.45 um 的半透膜，对以不同浓度 FeCl 3 溶液配制的 Fe(OH) 3 胶体进行过滤，用自然光、红光、绿光进行照射，观察其丁达尔现象。

‘陆’ 胶体的性质是什么

胶体的性质是：丁达尔现象，布朗运动，电泳现象，凝聚。

胶体又称胶状分散体，是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。

相关信息：

1、丁达尔现象：当一束平行光线通过胶体时，从侧面看到一束光亮的通路。这是胶体中胶粒在光照时产生对光的散射作用形成的。对溶液来说，因分散质微粒太小，当光线照射时，光可以发生衍射，绕过溶质，从侧面就无法观察到光的通路。

2、布朗运动：胶体中胶粒不停地作无规则运动，其胶粒的运动方向和运动速率随时会发生改变，从而使胶体微粒聚集变难，是胶体稳定的一个原因，布朗运动属于微粒的热运动的现象。

3、电泳现象：同种溶液的胶粒带相同的电荷，具有静电斥力，胶粒间彼此接近时，会产生排斥力，所以胶体稳定，这是胶体稳定的主要而直接的原因。

4、凝聚：胶体中胶粒在适当的条件下相互结合成直径大的颗粒而沉淀或沉积下来的过程。如在胶本中加入适当电解质，胶体中胶粒相互聚集成沉淀。

‘柒’ 为什么会存在胶体的动力性质，光学性质

（一）胶体的性质
1.丁达尔现象（光学性质）
实验：用激光笔垂直照射淀粉胶体，胶体，溶液。
现象：胶体内部存在一条光路而溶液没有。
结论：这种由于胶体微粒对光的散射作用形成的一条光亮的通道的现象叫丁达尔现象。
说明：应用此性质可对溶液和胶体进行区分。
2.布朗运动（动力学性质）
引入：胶粒较小而轻，它在水中的运动情况如何
实验：将一滴液体放在水中观察
现象：胶体扩散
胶粒在不同方向受到了水分子撞击的力量大小不同，所以运动方向在每一瞬间都在改变，因而形成无秩序的不停的运动，这种现象叫布朗运动。
3.电泳（电学性质）
实验：将胶体放在U形管中，一端加导电
现象：阴极附近颜色加深
分析：阴极附近颜色加深→胶粒带正电荷在电场作用下向阴极移动→胶体直径小→表面积大→吸附能力强→只吸附阳离子，因而带正电荷。
结论：电泳：在电场作用下，胶体的微粒在分散剂里向阴极或阳极作定向移动的现象叫电泳。
< 胶粒带电的一般规律 >
A.带正电的胶粒：金属氧化物、金属氢氧化物
B.带负电的胶粒：金属硫化物、非金属氧化物

‘捌’ 胶体溶液的实验原理

实验目的： 了解水溶胶的制备方法及胶体溶液的一些性质。 实验原理： 分散相的粒子直径在10-9~10-7m之间的分散物系叫做胶体。胶体物系的制备方法有两种：一种是分散法，使粒子较大的物质分散成胶体物系；另一种是凝聚法，使溶质分子原子或者离子自行结合成胶粒大小而形成溶胶。本实验利用凝聚法制备Fe(OH)3溶胶和MnO2溶胶。 通常溶胶都具有比较稳定性质，如可以在密闭条件下保持比较长的时间而不会产生沉淀，原因在于胶粒具有一定的ζ电位和溶剂化膜，故当加入一定的电解质时，胶粒电性相反的溶胶或其它物质使ζ电位降低，溶剂化膜变薄时，胶体变得不稳定并发生聚沉。本实验研究正溶胶Fe(OH)3和负溶胶MnO2的这些性质及渗析作用。 实验仪器： 酸式滴定管（50mL）、试管15支、烧杯（25mL×2，100mL×1）、量筒（100mL×1，50mL×1,10mL×1）丁达尔现象观察筒、试管架、锥形瓶（250mL×6）、移液管（25mL×1，2mL×2，1mL×4）玻璃棒、吸量管（10mL×1、2mL×2，1mL×1）、酒精灯、三脚架。 实验试剂： 1mol/L盐酸、0.1mol/L KMnO4溶液、2.5mol/L KCl溶液、5% 氨水、0.01mol/L K2CrO4溶液、10% FeCl3溶液、1% H2O2溶液、0.001mol/L K3[Fe（CN）6]溶液、1mol/L Na2S2O3溶液 实验内容及其现象记录：
实验内容 实验现象及数据记录 解释 1、溶胶的制取 a、Fe(OH)3溶胶的制取： 用量筒量取190mL蒸馏水加热至沸后，逐滴加入10mL10% FeCl3溶液，再沸腾5分钟即得红棕色的Fe(OH)3正溶胶。 往沸腾的水中加入FeCl3溶液，溶液很 快呈现红棕色。 在FeCl3溶液中存在以下水解平衡： FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HCl 在沸水中加入FeCl3溶液，溶液 沸腾使HCl逸散，Fe(OH)3形成胶核，剩余的FeCl3作为稳定剂，形成胶体。

‘玖’ 如何证明氢氧化铁胶体生成，利用了胶体的什么性质

用激光笔在暗室照射，观察光线能不能穿过，能穿过，则生成了胶体。利用了胶体的丁达尓效应