對氫氧化鐵膠體制備要求的檢驗

呂圣晨

摘 要：制備氫氧化鐵膠體是高中生接觸到的第一個具有探究性質的實驗。本文介紹了如何針對這一實驗中所設置的飽和氯化鐵溶液等要求，運用控制變量的方法進行實驗探究，并依據探究所得到的結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。

關鍵詞：氫氧化鐵膠體 丁達爾效應 電解質

化學是一門以實驗為基礎的科學，所以在任何時候都應該根據實驗現象進行理論分析。在進行氫氧化鐵膠體制備實驗的時候，教材介紹了用飽和氯化鐵溶液滴入沸騰蒸餾水的方法，并且在教學和考試中老師們無數次強調了教材中的要點。但在實際教學中，為了節省時間，往往只是用飲水機中的熱水進行實驗。膠體的本質是一種分散質大小在1～100nm間的分散系，并且能夠產生丁達爾效應。本文將從這些要點出發，進行研究和思考。

一、實驗探究

1.溫度對膠體形成的影響

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℃以下時不再發生明顯變化，而在90℃（北京地區水的沸點達不到100℃）到75℃之間，顏色也沒有明顯差異。經過激光筆（5mW 紅光）檢驗丁達爾效應，發現水溫在80℃以上時形成的光路十分清晰，溫度越低丁達爾效應越不明顯。

2.氯化鐵溶液濃度對膠體形成的影響

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。結果如圖2所示。

所有濃度制得的分散系均產生了明顯的丁達爾效應。氯化鐵溶液濃度在15%以上時溶液顏色無明顯變化。

3.電解質對膠體保存的影響

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）加入不同電解質進行實驗。實驗結果如表1、表2、表3所示。

由表1、表2可知，硫酸鹽對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也可以引發氫氧化鐵膠體聚沉。這是因為氫氧化鐵膠體中膠粒帶正電荷，所以硫酸根離子（帶兩個負電荷）要比氯離子和硝酸根離子（帶一個負電荷）對氫氧化鐵膠粒的中和能力強。

4.新方法制備氫氧化鐵膠體

綜合以上探究結果，我們發現，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。

實驗中，先向每支試管中加入30ml的蒸餾水，再加入數滴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象。實驗現象如表3所示。

以上現象表明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。綜合來說，這種方式不需要較長的時間對液體進行加熱，在時間不長的課堂上可以進行多組實驗。

二、實驗分析及結論

實驗表明，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的方法。并且教材只是介紹了相關的性質及應用，并沒有否定其他方法。只是有關這一部分的試題以偏概全，而忽視了膠體的本質。

對于丁達爾效應這一光學現象，應該是多種因素共同作用的結果。盡管實驗中產生了丁達爾效應，但可能溶液中還存在大量未反應鐵離子，實驗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驗中分散系顏色較淺都與此有關。

總之，本次實驗探究有關氫氧化鐵膠體制備實驗的相關方面，但還有許多條件需要繼續進行探究，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：

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[2]朱傳征，許海涵.物理化學[M].北京：科學出版社，2002.（作者單位：北京市第二十中學）