【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第六章硅和硅的化合物?

§6-6膠體溶液

什么是膠體溶液

【01】在第一冊(cè)溶液一章里（§4-1）【山注，化1-4-01，傳送門CV20629313】，我們已經(jīng)知道，溶液是具有澄清、透明、均一的外形特征的液體；而另一方面，懸濁液和乳濁液就不是這樣，它們往往是渾濁、不透明和不均一的。這是由于分散在溶劑里的物質(zhì)的顆粒大小不同所導(dǎo)致的。在溶液里，溶質(zhì)分散成分子，因此顆粒的直徑一般小于毫米。而在懸濁液或乳濁液里，分散的顆粒都是很多分子的聚集體，因此它們的直徑一般大于毫米。

【02】現(xiàn)在，我們要學(xué)習(xí)另一類溶液，叫做膠體溶液，它們的性質(zhì)與上述的溶液、懸濁液或乳濁液都不同。在這類溶液里分散的顆粒通常不是單個(gè)分子，而也是很多分子的聚集體，但顆粒較小，直徑一般在毫米到毫米之間。象硅酸溶液、肥皂水、雞蛋白的水溶液等都是膠體溶液。還有許多物質(zhì)也常易形成膠體溶液，例如，當(dāng)氯化鐵在熱水里進(jìn)行水解時(shí)，能生成褐色透明的氫氧化鐵的膠體溶液：

【03】在亞砷酸H?AsO?溶液中通入硫化氫，也可以得到透明而黃色的硫化砷膠體溶液：

膠體溶液的制取

【04】從膠體溶液里的分散物質(zhì)的顆粒大小來看，我們不難理解，制取膠體溶液的方法不外乎兩個(gè)途徑，即把較粗的如構(gòu)成懸濁液的顆粒弄細(xì)；或從分子聚集成膠體微粒來制成。具體方法如下：

1、分散法

【05】即把粗大的粒子粉碎為較小的粒子。通常用一種特別的膠體磨，把物質(zhì)研磨成能形成膠體溶液的程度。例如將煙黑放入水中，再加明膠一同研磨，就可制得膠態(tài)的墨汁。明膠的作用是使已磨碎的粒子不再聚集，這樣就容易制成膠體溶液，而且能保持長(zhǎng)久。近代亦有利用電或超聲波把大顆粒分散成膠體微粒，制成膠體溶液。

2、凝聚法

【06】即把較小的粒子（分子）聚集成較大的粒子。在適當(dāng)?shù)臈l件下，通過化學(xué)反應(yīng)，可以形成膠體溶液。例如前面提到的在熱水里水解氯化鐵生成氫氧化鐵。氫氧化鐵難溶于水，但亦不沉淀，而成為很細(xì)的粒子分布在溶液中，形成氫氧化鐵的膠體溶液。

膠體溶液的性質(zhì)

【07】膠體溶液從外表看來，與溶液很少有區(qū)別，它也是透明的液體，但有很多性質(zhì)它們是不同的。膠體溶液有如下一些性質(zhì)：

1、膠體溶液能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象

【08】我們經(jīng)常會(huì)看到這樣一個(gè)現(xiàn)象：當(dāng)太陽光穿過一個(gè)小孔，射到屋里的時(shí)候，我們從側(cè)面可以看到一條光亮的“通路”。這個(gè)光亮的“通路”是由于光線射到散布在空氣里的灰塵上，灰塵對(duì)光起了散射而形成的。根據(jù)同樣的原理，如果在黑暗的地方，讓光線通過膠體溶液，由于膠體顆粒也會(huì)對(duì)光產(chǎn)生散射現(xiàn)象，所以我們從側(cè)面也可以看到膠體溶液里有一條光亮的“通路”。這種現(xiàn)象叫做丁達(dá)爾現(xiàn)象。但當(dāng)光線通過溶液的時(shí)候，就看不到這種現(xiàn)象（圖6·2），因?yàn)槿芤豪锏娜苜|(zhì)顆粒（分子或離子）太小，我們無法看到分子或離子對(duì)光線發(fā)生的散射現(xiàn)象。

2、膠體顆粒帶有電荷

【09】膠體顆粒的表面能夠吸附溶液里的離子，這樣使膠體顆粒帶有電荷。有些膠體顆粒（例如金屬的氫氧化物等）吸附陽離子，因而帶正電。有些膠體顆粒（例如硫化物，硅酸等）吸附陰離子，就帶負(fù)電。但是同一種膠體顆粒在同一種溶液里總是吸附著相同電荷的離子，因此顆粒之間就存在著斥力，阻礙小顆粒相互接近，從而不能合并成較大的顆粒而下沉。

3、膠體溶液中的顆粒在不斷運(yùn)動(dòng)著

【10】在第一冊(cè)溶液一章（§4-1）【山注，化1-4-01，傳送門CV20629313】里我們知道，溶劑的分子是處在不斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的。在膠體溶液中，膠體顆粒不斷地受到溶劑分子的碰撞，因此它們也在不斷地運(yùn)動(dòng)著；由于分子運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性，膠體顆粒移動(dòng)的方向也隨時(shí)改變。這也是使膠體顆粒不致下沉的另一個(gè)原因【這種運(yùn)動(dòng)，不僅在膠體溶液中存在，在溶液中也存在.由于這是由英國(guó)人布朗首先發(fā)現(xiàn)的，因此叫布朗運(yùn)動(dòng)】。

破壞膠體的方法

【11】膠體溶液對(duì)人類和自然界的作用很大，這在下面要詳細(xì)介紹。但有時(shí)膠體對(duì)于生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的害處，例如天然水中的膠體顆粒對(duì)造紙工業(yè)、人造絲工業(yè)、印染工業(yè)等都有危害性，因此必須把它除去。針對(duì)以上膠體顆粒不會(huì)下沉的原因，我們就可以找到使膠體顆粒下沉的方法。

【12】一種方法是，在膠體溶液里加入一種電解質(zhì)。由于電解質(zhì)電離出來的帶有和膠體顆粒相反電荷的離子，能夠中和膠體顆粒的電荷，這樣就可減弱膠體顆粒間的相互斥力，促使小顆粒合并成較大顆粒而沉淀析出。這種使膠體小顆粒合并成較大顆粒的過程叫做凝聚。例如，在Fe(OH)?的膠體溶液里加入少量CaCl?溶液，由于Fe(OH)?膠體顆粒帶的正電荷，被CaCl?電離出來的Cl?所帶的負(fù)電荷中和，立即發(fā)生凝聚作用，使Fe(OH)?小顆粒合并成較大的顆粒沉淀析出。通常食用的豆腐，就是應(yīng)用鹽鹵（主要成分是MgCl?）或者石膏CaSO?溶液加入豆?jié){里，使蛋白質(zhì)膠體顆粒凝聚而制成的。在自然界里，淤積在河口的沙洲（三角洲），就是由于含有泥砂等膠體顆粒的河水，和含食鹽較多的海水相遇，產(chǎn)生了凝聚作用，泥沙下沉而形成的。

【13】另一種方法是，在膠體溶液里加入另一種帶有相反電荷的膠體溶液，同樣能使膠體顆粒下沉。例如，將帶有負(fù)電荷的三硫化二砷As?S?膠體溶液加入帶有正電荷的Fe(OH)?膠體溶液中，雖然二種物質(zhì)并不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但是由于正、負(fù)電荷的電性中和，也會(huì)發(fā)生膠粒凝聚的現(xiàn)象。

【14】此外，加熱膠體溶液，使膠體顆粒的運(yùn)動(dòng)速度增加，相互碰撞機(jī)會(huì)增加，也能加速膠粒的凝聚。如把硅酸溶液加微熱，就有絮狀物質(zhì)析出。

膠體溶液的作用

【15】膠體溶液在自然界里和生產(chǎn)上都有著重要的作用，一切生物細(xì)胞的原生質(zhì)，動(dòng)物的血液，植物的液汁等等都是非常復(fù)雜的膠體溶液，工業(yè)上制漆，制造照相軟片、橡膠、塑料等等的過程也都要應(yīng)用膠體的性質(zhì)。

【16】土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，也跟膠體有關(guān)。上一節(jié)里【山注，化2-6-05，傳送門CV21813385】講到土壤里所含的鋁硅酸鹽和有機(jī)腐殖質(zhì)等，都能形成膠體溶液，它們具有吸附Ca??，Mg??，K?，Na?，H?等陽離子的能力。這種吸附的陽離子還能夠發(fā)生交換作用。例如，當(dāng)土壤里加入石膏后，Ca?的濃度就大大增加，可以交換出土壤里吸附的Na?，使土壤表面產(chǎn)生不溶性的并具有粘性的鈣鹽，使土粒相互膠結(jié)成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。

【17】從這里看到，在土壤里加入石膏，不僅可以消除土壤的堿性，同時(shí)由于產(chǎn)生了有粘性的鈣鹽，對(duì)于鞏固土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)有很大的幫助。

【18】加入作為肥料的中性鹽類，往往會(huì)交換出土壤膠體吸附的H?，使土壤的酸度增加，從而影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。例如，把KCl肥料施入土壤，可能發(fā)生下列反應(yīng)：

【19】所以在這種情況下，我們需要加一些石灰來減低土壤里的酸度，以利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

習(xí)題6-6

1、列表比較膠體溶液，溶液，懸濁液，乳濁液的外形特征和溶質(zhì)顆粒直徑的大小。

2、怎樣用實(shí)驗(yàn)的方法來證明肥皂水不是溶液，而酒精的水溶液是溶液？

3、膠體顆粒為什么不會(huì)下沉？

4、試用三種方法把氫氧化鐵膠體溶液中的膠體顆粒沉淀下來，并分別說明理由。

5、豆?jié){里加些食鹽就容易凝聚，但加些糖卻不能凝聚，這是什么原因？

6、為什么長(zhǎng)期施用硫酸銨與氯化鉀肥料時(shí)，往往都會(huì)使土壤的酸度增加？如果已發(fā)現(xiàn)土壤有這種情況，應(yīng)該怎樣處理？為什么？寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。