师:同学们,我们之前学过了什么是胶体,像是血液、牛奶、豆浆都属于胶体,那么胶体应该如何制备呢?请大家参照课本上 “科学探究” 内容,来回答一下如何来制备 Fe (OH)₃胶体。
生:在小烧杯中加入蒸馏水,加热至煮沸,向沸水中逐滴加入 5 - 6 滴 FeCl₃饱和溶液。继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热即得到 Fe (OH)₃胶体。
师:那我们如何用化学方程式表示胶体制备的过程呢?
生:
师:很好,那下面同学们进行分组实验,同学们在实验过程中有任何问题都可以随时问老师。
师:同学们观察一下,制得的 Fe (OH)₃胶体,与 CuSO₄溶液和泥水相比较,外观上有什么不同?
生:Fe (OH)₃胶体、CuSO₄溶液都是澄清透明的,泥水是浑浊不透明的。
师:既然溶液和胶体都是澄清透明的,那么我们如何证明制得的是胶体呢?
生:不知道。
师:同学们往这看,我们把盛有 CuSO₄溶液和 Fe (OH)₃胶体的烧杯置于暗处,分别用手电筒照射烧杯中的液体,在与光线垂直的方向进行观察,发现了什么现象?
生:发现照射 Fe (OH)₃胶体发现有一条光亮的 “通路”,CuSO₄溶液没有这一现象。
师:这一现象有什么作用呢?
生:我们可以根据这一现象区分溶液和胶体。
师:大家说得都很好,这条光亮的 “通路” 是由于胶体粒子对光的散射形成的,也就是丁达尔效应。
师:并且大家一定要知道,胶体是物质的一种存在形式,是一种混合物体系。胶体知识与我们以前所学的知识有所不同,它研究的不是某种物质所特有的性质,而是物质的聚集状态所表现出来的性质。
师:那同学们在生活中是否看到过类似的现象呢?能不能举出具体的实例呢?
生:日光从窗隙射入暗室,放电影时,放映室射到银幕上的光柱等都属于这样的现象。
师:大家前面的知识学习得都很认真,同学们现在将 Fe (OH)₃胶体和泥水分别进行过滤,在过程中仔细观察并记录实验现象。大家说一下看到了什么现象呢?
生:发现 Fe (OH)₃胶体经过过滤之后没有明显变化,泥水经过过滤之后变得澄清透明了一些,滤纸上留下了泥沙。
师:由此说明了什么?
生:胶体的分散质能通过滤纸孔隙,而浊液的分散质则不能,这说明浊液分散质粒子比胶体的大。
师:那么溶液和胶体的分散质粒子大小关系如何呢?大家想一想,腌制成鸭蛋时,Na⁺、Cl⁻能透过蛋壳内壁的半透膜进入蛋白质内,而身为胶体粒子的蛋白质分子却不能透过半透膜,那么胶体粒子大小、溶液中粒子大小、半透膜孔径大小关系是怎么样的呢?
生:因为胶体粒子比半透膜的孔径要大,溶液中粒子大小比半透膜的孔径要小。说明胶体分散质粒子大小>溶液中粒子大小。
师:不错,那我们结合刚才所做的实验的内容,思考胶体的丁达尔效应与胶体粒子大小有什么关系呢?
生:可见光的波长在 40 - 700nm 之间,胶体粒子的直径在 1 - 100nm 之间。
师:由此可见,可见光的波长在 40 - 700nm 之间,胶体粒子的直径在 1 - 100nm 之间,小于可见光的波长,能使光波发生散射;当光束通过胶体时,看到的光柱是被胶体粒子散射的现象,并不是胶体粒子本身发光。
师:那同学们思考一下为什么光通过溶液和浊液时,没有光亮的 “通路” 出现?
生:溶液也能发生光的散射,但由于溶液中粒子的直径小于 1nm,散射极其微弱。所以,当光束通过胶体时可观察到丁达尔效应,而通过溶液时则观察不到这种现象。