【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第六章硅和硅的化合物 

§6-6胶体溶液

什么是胶体溶液

【01】在第一册溶液一章里（§4-1）【山注，化1-4-01，传送门CV20629313】，我们已经知道，溶液是具有澄清、透明、均一的外形特征的液体；而另一方面，悬浊液和乳浊液就不是这样，它们往往是浑浊、不透明和不均一的。这是由于分散在溶剂里的物质的颗粒大小不同所导致的。在溶液里，溶质分散成分子，因此颗粒的直径一般小于毫米。而在悬浊液或乳浊液里，分散的颗粒都是很多分子的聚集体，因此它们的直径一般大于毫米。

【02】现在，我们要学习另一类溶液，叫做胶体溶液，它们的性质与上述的溶液、悬浊液或乳浊液都不同。在这类溶液里分散的颗粒通常不是单个分子，而也是很多分子的聚集体，但颗粒较小，直径一般在毫米到毫米之间。象硅酸溶液、肥皂水、鸡蛋白的水溶液等都是胶体溶液。还有许多物质也常易形成胶体溶液，例如，当氯化铁在热水里进行水解时，能生成褐色透明的氢氧化铁的胶体溶液：

【03】在亚砷酸H₃AsO₃溶液中通入硫化氢，也可以得到透明而黄色的硫化砷胶体溶液：

胶体溶液的制取

【04】从胶体溶液里的分散物质的颗粒大小来看，我们不难理解，制取胶体溶液的方法不外乎两个途径，即把较粗的如构成悬浊液的颗粒弄细；或从分子聚集成胶体微粒来制成。具体方法如下：

1、分散法

【05】即把粗大的粒子粉碎为较小的粒子。通常用一种特别的胶体磨，把物质研磨成能形成胶体溶液的程度。例如将烟黑放入水中，再加明胶一同研磨，就可制得胶态的墨汁。明胶的作用是使已磨碎的粒子不再聚集，这样就容易制成胶体溶液，而且能保持长久。近代亦有利用电或超声波把大颗粒分散成胶体微粒，制成胶体溶液。

2、凝聚法

【06】即把较小的粒子（分子）聚集成较大的粒子。在适当的条件下，通过化学反应，可以形成胶体溶液。例如前面提到的在热水里水解氯化铁生成氢氧化铁。氢氧化铁难溶于水，但亦不沉淀，而成为很细的粒子分布在溶液中，形成氢氧化铁的胶体溶液。

胶体溶液的性质

【07】胶体溶液从外表看来，与溶液很少有区别，它也是透明的液体，但有很多性质它们是不同的。胶体溶液有如下一些性质：

1、胶体溶液能发生丁达尔现象

【08】我们经常会看到这样一个现象：当太阳光穿过一个小孔，射到屋里的时候，我们从侧面可以看到一条光亮的“通路”。这个光亮的“通路”是由于光线射到散布在空气里的灰尘上，灰尘对光起了散射而形成的。根据同样的原理，如果在黑暗的地方，让光线通过胶体溶液，由于胶体颗粒也会对光产生散射现象，所以我们从侧面也可以看到胶体溶液里有一条光亮的“通路”。这种现象叫做丁达尔现象。但当光线通过溶液的时候，就看不到这种现象（图6·2），因为溶液里的溶质颗粒（分子或离子）太小，我们无法看到分子或离子对光线发生的散射现象。

2、胶体颗粒带有电荷

【09】胶体颗粒的表面能够吸附溶液里的离子，这样使胶体颗粒带有电荷。有些胶体颗粒（例如金属的氢氧化物等）吸附阳离子，因而带正电。有些胶体颗粒（例如硫化物，硅酸等）吸附阴离子，就带负电。但是同一种胶体颗粒在同一种溶液里总是吸附着相同电荷的离子，因此颗粒之间就存在着斥力，阻碍小颗粒相互接近，从而不能合并成较大的颗粒而下沉。

3、胶体溶液中的颗粒在不断运动着

【10】在第一册溶液一章（§4-1）【山注，化1-4-01，传送门CV20629313】里我们知道，溶剂的分子是处在不断运动状态中的。在胶体溶液中，胶体颗粒不断地受到溶剂分子的碰撞，因此它们也在不断地运动着；由于分子运动的不规则性，胶体颗粒移动的方向也随时改变。这也是使胶体颗粒不致下沉的另一个原因【这种运动，不仅在胶体溶液中存在，在溶液中也存在.由于这是由英国人布朗首先发现的，因此叫布朗运动】。

破坏胶体的方法

【11】胶体溶液对人类和自然界的作用很大，这在下面要详细介绍。但有时胶体对于生产会产生一定的害处，例如天然水中的胶体颗粒对造纸工业、人造丝工业、印染工业等都有危害性，因此必须把它除去。针对以上胶体颗粒不会下沉的原因，我们就可以找到使胶体颗粒下沉的方法。

【12】一种方法是，在胶体溶液里加入一种电解质。由于电解质电离出来的带有和胶体颗粒相反电荷的离子，能够中和胶体颗粒的电荷，这样就可减弱胶体颗粒间的相互斥力，促使小颗粒合并成较大颗粒而沉淀析出。这种使胶体小颗粒合并成较大颗粒的过程叫做凝聚。例如，在Fe(OH)₃的胶体溶液里加入少量CaCl₂溶液，由于Fe(OH)₃胶体颗粒带的正电荷，被CaCl₂电离出来的Cl⁻所带的负电荷中和，立即发生凝聚作用，使Fe(OH)₃小颗粒合并成较大的颗粒沉淀析出。通常食用的豆腐，就是应用盐卤（主要成分是MgCl₂）或者石膏CaSO₄溶液加入豆浆里，使蛋白质胶体颗粒凝聚而制成的。在自然界里，淤积在河口的沙洲（三角洲），就是由于含有泥砂等胶体颗粒的河水，和含食盐较多的海水相遇，产生了凝聚作用，泥沙下沉而形成的。

【13】另一种方法是，在胶体溶液里加入另一种带有相反电荷的胶体溶液，同样能使胶体颗粒下沉。例如，将带有负电荷的三硫化二砷As₂S₃胶体溶液加入带有正电荷的Fe(OH)₃胶体溶液中，虽然二种物质并不会发生化学反应，但是由于正、负电荷的电性中和，也会发生胶粒凝聚的现象。

【14】此外，加热胶体溶液，使胶体颗粒的运动速度增加，相互碰撞机会增加，也能加速胶粒的凝聚。如把硅酸溶液加微热，就有絮状物质析出。

胶体溶液的作用

【15】胶体溶液在自然界里和生产上都有着重要的作用，一切生物细胞的原生质，动物的血液，植物的液汁等等都是非常复杂的胶体溶液，工业上制漆，制造照相软片、橡胶、塑料等等的过程也都要应用胶体的性质。

【16】土壤的结构和性质，也跟胶体有关。上一节里【山注，化2-6-05，传送门CV21813385】讲到土壤里所含的铝硅酸盐和有机腐殖质等，都能形成胶体溶液，它们具有吸附Ca⁺⁺，Mg⁺⁺，K⁺，Na⁺，H⁺等阳离子的能力。这种吸附的阳离子还能够发生交换作用。例如，当土壤里加入石膏后，Ca⁺的浓度就大大增加，可以交换出土壤里吸附的Na⁺，使土壤表面产生不溶性的并具有粘性的钙盐，使土粒相互胶结成团粒结构。

【17】从这里看到，在土壤里加入石膏，不仅可以消除土壤的碱性，同时由于产生了有粘性的钙盐，对于巩固土壤的团粒结构有很大的帮助。

【18】加入作为肥料的中性盐类，往往会交换出土壤胶体吸附的H⁺，使土壤的酸度增加，从而影响农作物的生长。例如，把KCl肥料施入土壤，可能发生下列反应：

【19】所以在这种情况下，我们需要加一些石灰来减低土壤里的酸度，以利于农作物的生长。

习题6-6

1、列表比较胶体溶液，溶液，悬浊液，乳浊液的外形特征和溶质颗粒直径的大小。

2、怎样用实验的方法来证明肥皂水不是溶液，而酒精的水溶液是溶液？

3、胶体颗粒为什么不会下沉？

4、试用三种方法把氢氧化铁胶体溶液中的胶体颗粒沉淀下来，并分别说明理由。

5、豆浆里加些食盐就容易凝聚，但加些糖却不能凝聚，这是什么原因？

6、为什么长期施用硫酸铵与氯化钾肥料时，往往都会使土壤的酸度增加？如果已发现土壤有这种情况，应该怎样处理？为什么？写出有关的化学方程式。