实训4　溶胶的制备和性质

【实训目的】

理解胶体溶液的主要性质、溶胶的聚沉作用、高分子溶液对溶胶的保护作用和活性炭的吸附现象；制备溶胶，保护溶胶。

【实训指导】

胶体是一种分散相粒子直径为1～100 nm 的分散体系，主要包括溶胶和高分子溶液两大类。固体分散相分散在互不相溶的液体介质中所形成的胶体称为溶胶。

溶胶稳定的主要因素是胶粒带电和水化膜的存在。溶胶的稳定性是相对的，当稳定性因素遭到破坏时，胶粒就会相互聚集成较大的颗粒而聚沉。引起溶胶聚沉的因素很多，如加入少量电解质、加入相反电荷溶胶以及加热等。其中最重要的聚沉方法是加入电解质。与胶粒带相反电荷的离子称为反离子，反离子的价数越高，聚沉能力越强。

在暗室中，用一束聚焦的光束照射溶胶，在与光束垂直的方向观察，可以看到溶胶中有一道明亮的光柱，这种现象称为丁达尔效应。这种现象是由胶粒对光的散射作用产生的。利用丁达尔效应可区分溶胶和其他分散系。

溶胶是高度分散的不均匀体系，比表面大，表面能高，所以胶粒很容易吸附与其组成相似的离子而带电荷。在外电场的作用下，胶粒在介质中定向移动的现象称为电泳。根据胶粒电泳的方向可以确定胶粒带有什么电荷。

高分子溶液的分散相是单个大分子，属均相体系。当把足量的高分子溶液加到溶胶中时，可在胶粒周围形成高分子保护层，提高溶胶的稳定性，使溶胶不易发生聚沉。

活性炭是一种疏松多孔、表面积大、难溶于水的黑色粉末。其吸附能力强，可用来吸附各种色素、有毒气体等，是常用的吸附剂。

【实训内容】

1）准备仪器和试剂

（1）仪器。试管及试管架、烧杯（100 mL）、三脚架、石棉网、酒精灯、表面皿、量筒（10 mL、50 mL）、丁达尔效应装置、电泳装置（U 形管、直流电源、电极）。

（2）试剂。FeCl3（1 mol/L）、Na2SO4（1 mol/L）、NaCl（1 mol/L）、AlCl3（1 mol/L）、KI（0.05 mol/L）；AgNO3（0.05 mol/L，0.1 mol/L）、K2CrO4（0.01 mol/L）、Pb（NO3）2（0.01 mol/L）、硫酸铜溶液等。

（3）其他。品红溶液、硫化砷溶胶、明胶溶液、酚酞、活性炭等。

2）操作步骤

（1）胶体的制备。

①Fe（OH）3 溶胶的制备。在洁净的小烧杯中加入30 mL 蒸馏水，加热至沸腾，在搅拌下逐滴加入1 mL 1 mol/L FeCl3 溶液（每毫升约20 滴），继续煮沸，直到生成深红色Fe（OH）3溶胶。制得的溶胶备用。

②AgI 溶胶的制备。用量筒量取20 mL 0.05 mol/L KI 溶液置于小烧杯中，边振摇边滴0.05 mol/L AgNO3，直到产生微黄色的AgI 溶胶。

（2）胶体溶液的聚沉。

①加入少量电解质。取两支试管（编号1、2），各加入1 mL 自制的氢氧化铁溶胶。在试管1 中逐滴滴加1 mol/L Na2SO4 直至出现沉淀为止，记录滴加的Na2SO4 溶液滴数。在试管2 中逐滴加入相同滴数的1 mol/L NaCl 溶液，观察有无沉淀生成。

取两支试管（编号3、4），各加入1 mL 硫化砷溶胶。然后，在试管3 中逐滴加入1 mol/L NaCl 溶液，在试管4 中逐滴加入1 mol/L AlCl3 溶液，直到它们出现沉淀为止。比较两支试管中溶胶聚沉所需加入电解质的滴数。

②加入带相反电荷的溶胶。取1 支试管（编号5），加入1 mL 氢氧化铁溶胶和1 mL 硫化砷溶胶，振荡，观察现象。

③加热。取1 支试管（编号6），加入2 mL 氢氧化铁溶胶，加热至沸腾，观察现象。

（3）胶体的丁达尔效应。将自制的氢氧化铁溶胶放入试管中，置于丁达尔效应器内观察有无丁达尔理象。改用硫酸铜溶液做同样的实验，观察有无丁达尔效应。

（4）胶体的电泳。如图9.3所示，将自制的Fe（OH）3 溶胶放入U 形管中，在管左右两边沿管壁小心滴入2～3 mL 电解质溶液（导电作用），使电解质与溶胶之间保持清晰界面，内边分界面要高度一致。插入电极，通电，观察现象。

图9.3　电泳现象

（5）高分子化合物对溶胶的保护作用。

①取两支试管（编号7、8），在试管7 中加入1 mL 明胶溶液，在试管8 中加入1 mL蒸馏水，然后在两支试管中分别加入5 滴1 mol/L NaCl 溶液，振荡。再在两支试管中分别滴加2 滴0.1 mol/L AgNO3 溶液，观察两试管中的现象有何不同。

②取两支试管（编号9、10），分别加入5滴1 mol/L NaCl 溶液，再各加2 滴0.1 mol/L AgNO3 溶液，振荡。然后在一支试管中加入1 mL 明胶溶液，在另一支试管中加入1 mL蒸馏水，观察两试管中的现象。

（6）活性炭的吸附作用。

①活性炭对色素的吸附。在一支试管（编号11）中加入4 mL 品红溶液和一药匙活性炭，用力振荡试管后静置观察上清液颜色有何变化。

将试管11 中的物质用力摇动后过滤，过滤完毕，移去有滤液的烧杯，换一个干净烧杯，用4～5 mL 乙醇洗涤滤纸及滤纸上残留物，观察滤液颜色，并解释。

②活性炭对重金属离子的吸附。在一支试管（编号12）里加入约3 mL 蒸馏水，滴加5滴0.01 mol/L Pb（NO3）2 溶液，然后加入5 滴0.01 mol/L K2CrO4 溶液，观察现象。写出有关化学反应方程式。

另取一支试管（编号13）加入约3 mL 蒸馏水，滴加5 滴0.01 mol/L Pb（NO3）2 溶液和一小药匙活性炭，振荡试管，静置片刻后过滤除去活性炭。然后在滤液中滴5 滴0.01 mol/L K2CrO4 溶液，观察现象。与上述试管比较有何不同，并解释。

【实训注意】

（1）制备Fe（OH）3 溶胶时小烧杯要清洁干净，要用蒸馏水，不能用自来水。蒸馏水沸腾，在搅拌下逐滴加入FeCl3 后继续煮沸，生成深红色的Fe（OH）3 溶胶后，煮沸时间不宜过长。

（2）可使用激光笔检验胶体是否生成，注意激光笔不要直射眼睛。

【实训思考】

（1）制备Fe（OH）3 溶胶时，如何才能避免生成Fe（OH）3 沉淀？

（2）为什么使等量的硫化砷溶胶聚沉时所需AlCl3 和NaCl 的量不同？

（3）在高分子化合物对溶胶的保护作用实验中，为什么加入明胶的先后不同会产生不同的现象？

（4）哪些因素可以使溶胶发生聚沉？