陳寧
【摘 要】結(jié)合人教版化學(xué)必修課程中的膠體知識(shí),本文介紹了膠體的知識(shí),力在開啟學(xué)生思維,培養(yǎng)其探究精神。
【關(guān)鍵詞】膠體;介穩(wěn);電泳;沉聚
在中學(xué)化學(xué)的教學(xué)中我們會(huì)遇到很多欲說而不能的尷尬情況,例如,對(duì)某個(gè)概念或反應(yīng)的本質(zhì)原因想介紹完全,就會(huì)講得太深,學(xué)生難于理解,適得其反;講得粗略又感覺解釋不到位,甚至很牽強(qiáng)。面對(duì)這種情況,就要勇于取舍,根據(jù)學(xué)生的理解能力,適時(shí)適度地挖掘知識(shí)本源。以開啟學(xué)生思維和幫助學(xué)生理解為目的,輔之以掌握知識(shí)本身。
人教版化學(xué)必修1第二章第一節(jié)分散系及其分類中講到膠體,介紹了Fe(OH) 3膠體的制備,以及膠體性質(zhì)的探究。膠體丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn),電泳實(shí)驗(yàn)都易于操作,現(xiàn)象明顯,學(xué)生表現(xiàn)出很大的熱情。但是,當(dāng)學(xué)生解決與電泳和膠體聚沉相關(guān)的習(xí)題時(shí)卻感到困難重重。分析其中原因,我認(rèn)為教師引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究的同時(shí),向?qū)W生介紹膠體的構(gòu)成及其吸附帶電荷的本質(zhì)是必要的。因?yàn)?,要理解膠體的性質(zhì),并須先理解膠體的特點(diǎn),即膠體能夠帶電荷。
一、膠體性質(zhì)
膠粒具有很大的比表面積(比表面積=表面積/顆粒體積),因而有很強(qiáng)的吸附能力,使膠粒表面吸附溶液中的離子。但是,在膠粒表面上到底吸附哪一類離子,這取決于形成膠體的條件。在一般情況下,總是吸附那些與它組成相類似的離子,這樣膠粒就帶有電荷。
接下來膠體的性質(zhì):介穩(wěn)性,膠體的電泳現(xiàn)象,膠體的聚沉的理解順理成章。
(1)膠體的介穩(wěn)性。膠體的穩(wěn)定性介于溶液和濁液之間(溶液是非常穩(wěn)定的,不論存放的時(shí)間有多長(zhǎng),在一般情況下溶質(zhì)都不會(huì)自動(dòng)與溶劑分離;濁液很不穩(wěn)定,分散質(zhì)將在重力的作用下沉降下來),在一定條件下能穩(wěn)定存在,屬于介穩(wěn)體系。膠體具有介穩(wěn)性的兩個(gè)原因:原因一,膠體粒子可以通過吸附而帶有電荷,同種膠粒帶同種電荷,而同種電荷會(huì)相互排斥,要使膠體聚沉,就要克服排斥力,消除膠粒所帶電荷;原因二,膠體粒子在不停地做布朗運(yùn)動(dòng),使得它們不容易聚集成質(zhì)量交大的顆粒而沉降下來。
(2)有電泳現(xiàn)象。由于膠體微粒表面積大,能吸附帶電荷的離子,使膠粒帶電。當(dāng)在電場(chǎng)作用下,膠體微??上蚰骋粯O定向移動(dòng)。
(3)膠體的聚沉。加入電解質(zhì)或加入膠粒帶相反電荷的膠體或加熱均可使膠體發(fā)生凝聚。原因是加入電解質(zhì)中和了膠粒所帶的電荷,使膠粒形成大顆粒而沉淀。一般規(guī)律是電解質(zhì)離子電荷數(shù)越高,使膠體凝聚的能力越強(qiáng)。用膠體凝聚的性質(zhì)可制生活必需品。如用豆?jié){制豆腐,從脂肪水解的產(chǎn)物中得到肥皂等。
二、舉例
例如:將25毫升的蒸餾水加熱至沸騰,再逐滴加入5~6滴氯化鐵飽和溶液,繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色,停止加熱,制備出Fe(OH)3膠體。其反應(yīng)式為:FeCl3+3H2O= Fe(OH) 3+3HCl
溶液中一部分Fe(OH) 3與HCl作用:Fe(OH) 3 +HCl=FeOCl+2H2O
FeOCl電離:FeOCl=FeO++Cl-
由于FeO+和Fe(OH)3組成類似,因而易于吸附在膠粒的表面,使Fe(OH)3膠粒帶正電荷。
帶正電荷的Fe(OH)3膠粒做布朗運(yùn)動(dòng)的同時(shí),彼此之間相互排斥,使得Fe(OH)3膠體較穩(wěn)定,可以存放較長(zhǎng)的時(shí)間(數(shù)年)不聚沉。(介穩(wěn)性)
圖1 Fe(OH)3膠體介穩(wěn)性示意圖
Fe(OH)3膠粒帶正電荷,所以在電場(chǎng)作用下,膠體粒子向陰極移動(dòng),陰極附近的顏色逐漸加深,陽極附近的顏色逐漸變淺。(電泳)
圖2 Fe(OH)3膠體電泳示意圖
加入NaOH溶液,有紅褐色沉淀生成。是因?yàn)镹aOH溶液中有與Fe(OH)3膠粒帶相反電荷的OH-,中和了膠粒所帶電荷,膠粒聚集而沉淀。(聚沉)
所以,要使膠體發(fā)生聚沉,可以加入電解質(zhì)溶液或者膠粒帶相反電荷的膠體。
三、結(jié)論
理解知識(shí)和探究知識(shí)本身就是不可分割的,二者科學(xué)的結(jié)合在一起就組成一個(gè)理性的探究過程。教學(xué)過程中我們就是要有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生的思維,培養(yǎng)其思考的探究精神,教會(huì)學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度去獲得知識(shí)。