對(duì)氫氧化鐵膠體制備要求的檢驗(yàn)

呂圣晨

摘 要：制備氫氧化鐵膠體是高中生接觸到的第一個(gè)具有探究性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。本文介紹了如何針對(duì)這一實(shí)驗(yàn)中所設(shè)置的飽和氯化鐵溶液等要求，運(yùn)用控制變量的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并依據(jù)探究所得到的結(jié)論嘗試使用稀氫氧化鈉溶液與稀氯化鐵溶液混合的方法制備氫氧化鐵膠體。

關(guān)鍵詞：氫氧化鐵膠體 丁達(dá)爾效應(yīng) 電解質(zhì)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，所以在任何時(shí)候都應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行理論分析。在進(jìn)行氫氧化鐵膠體制備實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，教材介紹了用飽和氯化鐵溶液滴入沸騰蒸餾水的方法，并且在教學(xué)和考試中老師們無(wú)數(shù)次強(qiáng)調(diào)了教材中的要點(diǎn)。但在實(shí)際教學(xué)中，為了節(jié)省時(shí)間，往往只是用飲水機(jī)中的熱水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。膠體的本質(zhì)是一種分散質(zhì)大小在1～100nm間的分散系，并且能夠產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)。本文將從這些要點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行研究和思考。

一、實(shí)驗(yàn)探究

1.溫度對(duì)膠體形成的影響

分別向不同溫度的30ml蒸餾水中滴入6滴飽和氯化鐵溶液，并靜置一天，結(jié)果如圖1所示。

可以很明顯地看到試管中的顏色在60℃以下時(shí)不再發(fā)生明顯變化，而在90℃（北京地區(qū)水的沸點(diǎn)達(dá)不到100℃）到75℃之間，顏色也沒(méi)有明顯差異。經(jīng)過(guò)激光筆（5mW 紅光）檢驗(yàn)丁達(dá)爾效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)水溫在80℃以上時(shí)形成的光路十分清晰，溫度越低丁達(dá)爾效應(yīng)越不明顯。

2.氯化鐵溶液濃度對(duì)膠體形成的影響

分別向30ml沸騰的蒸餾水中逐滴加入6滴不同濃度（5%～45%，每組濃度相差5%）的氯化鐵溶液，并靜置一天。結(jié)果如圖2所示。

所有濃度制得的分散系均產(chǎn)生了明顯的丁達(dá)爾效應(yīng)。氯化鐵溶液濃度在15%以上時(shí)溶液顏色無(wú)明顯變化。

3.電解質(zhì)對(duì)膠體保存的影響

按照教材中所述方法制備氫氧化鐵膠體若干，并分別向其中（30ml）加入不同電解質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、表2、表3所示。

由表1、表2可知，硫酸鹽對(duì)氫氧化鐵膠體聚沉效果比氯化物和硝酸鹽好，氯化物和硝酸鹽濃度足夠時(shí)也可以引發(fā)氫氧化鐵膠體聚沉。這是因?yàn)闅溲趸F膠體中膠粒帶正電荷，所以硫酸根離子（帶兩個(gè)負(fù)電荷）要比氯離子和硝酸根離子（帶一個(gè)負(fù)電荷）對(duì)氫氧化鐵膠粒的中和能力強(qiáng)。

4.新方法制備氫氧化鐵膠體

綜合以上探究結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，即使在某些條件不符合教材中要求的情況下，依然可以制備氫氧化鐵膠體。所以筆者進(jìn)行了嘗試，使用稀氫氧化鈉溶液與稀氯化鐵溶液混合的方法。

實(shí)驗(yàn)中，先向每支試管中加入30ml的蒸餾水，再加入數(shù)滴10%氫氧化鈉溶液，振蕩后加入10%氯化鐵溶液，分別在加入后和靜置一天后觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表3所示。

以上現(xiàn)象表明1～2滴10%氫氧化鈉溶液與4～6滴10%氯化鐵溶液混合，可以制得比較穩(wěn)定的氫氧化鐵膠體。但用該方法制得的氫氧化鐵膠體顏色較教材中所述方法淺。綜合來(lái)說(shuō)，這種方式不需要較長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)液體進(jìn)行加熱，在時(shí)間不長(zhǎng)的課堂上可以進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，氫氧化鐵膠體制備要求有一定的伸縮空間，不是一定要按照教材的方法走。盡管這樣，教材中的方法仍然是最能揭示膠體性質(zhì)的方法。并且教材只是介紹了相關(guān)的性質(zhì)及應(yīng)用，并沒(méi)有否定其他方法。只是有關(guān)這一部分的試題以偏概全，而忽視了膠體的本質(zhì)。

對(duì)于丁達(dá)爾效應(yīng)這一光學(xué)現(xiàn)象，應(yīng)該是多種因素共同作用的結(jié)果。盡管實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了丁達(dá)爾效應(yīng)，但可能溶液中還存在大量未反應(yīng)鐵離子，實(shí)驗(yàn)中不同濃度的氯化鐵溶液制得的氫氧化鐵膠體顏色改變不大和實(shí)驗(yàn)中分散系顏色較淺都與此有關(guān)。

總之，本次實(shí)驗(yàn)探究有關(guān)氫氧化鐵膠體制備實(shí)驗(yàn)的相關(guān)方面，但還有許多條件需要繼續(xù)進(jìn)行探究，比如激光筆的功率、盛放氫氧化鐵膠體器皿形狀等等。

參考文獻(xiàn)：

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