1．為什么說膠體具有較大的表面積？為什么膠體具有強(qiáng)的吸附能力？

這里說的表面積是指“比表面積——單位質(zhì)量的表面積”。舉例如下：

一塊邊長 1 cm 的立方體，它的表面積是 6 cm²；如果我們把它切割成邊長100 nm（10^-7 cm）的小小立方體，則共得10²¹ 個這樣的立方體。每個小的立方體的表面積是 6×10^-14 cm²，則10²¹ 個小立方體的總表面積是6×10⁷ cm²，變?yōu)樵瓉碚麎K固體表面積的10⁷ 倍！即一千萬倍。可以計(jì)算，如果切的塊更小，則所得粒子的總表面積就更大。

那么，又為什么說膠體具有強(qiáng)的吸附能力呢？這要從物質(zhì)表面吸附的原理說起。

從微觀的角度考察，任何物質(zhì)的表面原子（表面離子）都是價鍵不飽和的，比如金剛石晶體，其內(nèi)部的碳原子都是以4個共價鍵跟別的碳原子結(jié)合的，而表面上的碳原子則不然，它們只能跟另外的1個、2個或3個碳原子形成共價鍵。這些表面碳原子的價鍵不飽和必然導(dǎo)致其性質(zhì)的不穩(wěn)定——易跟周圍環(huán)境里的分子或微粒間發(fā)生電性作用，把它們吸附到自己的表面。

考察NaCl等離子晶體的微觀結(jié)構(gòu)也可得到同樣結(jié)論——晶體內(nèi)部的Na⁺ 是跟6個Cl^-形成離子鍵的，而表面的Na⁺ 則只能跟3個、4個或5個Cl^- 形成離子鍵，處于價鍵不飽和狀態(tài)，易跟環(huán)境里的分子或粒子發(fā)生電性吸附。

所以我們說，物質(zhì)的表面積越大，則越容易吸附環(huán)境里的物質(zhì)。這也是為什么衣物（比表面積大）總需要不斷洗滌的原因。

2．為什么要用FeCl₃ 溶液跟水反應(yīng)的方法而不直接用FeCl₃ 溶液跟燒堿溶液反應(yīng)的方法制膠體？

這一制備實(shí)驗(yàn)涉及FeCl₃與水的一個重要反應(yīng)——水解反應(yīng)（有關(guān)原理在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊會學(xué)習(xí)到）。

FeCl₃ + 3H₂O △ Fe(OH)₃（膠體）+ 3HCl

反應(yīng)產(chǎn)生的Fe(OH)₃本是難溶物，若短時間內(nèi)生成量很大的話，它是要形成紅褐色沉淀的。

本實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處就在于，利用水解反應(yīng)速率比較慢、程度比較弱的特點(diǎn)，使水解產(chǎn)生的Fe(OH)₃聚集成較小的粒子，表面吸附同性的FeO⁺電荷后相互排斥，從而能穩(wěn)定地分散在水里形成膠體，不至于形成大顆粒的沉淀物。

理論上講，利用極稀溶液間發(fā)生相互反應(yīng)，通過形成某些難溶物的細(xì)小粒子也可以制備膠體。只是根據(jù)難溶物本身的性質(zhì)，有的容易控制有的不易控制罷了。

3．膠體發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)的本質(zhì)是什么？為什么溶液、濁液不易發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)？

在光的傳播過程中，光線照射到粒子時，如果粒子大于入射光波長很多倍，則因?yàn)榫哂蟹瓷涿娑l(fā)生光的反射。

如果粒子小于入射光波長，則發(fā)生光的散射，這時觀察到的是光波環(huán)繞微粒而向其四周放射的光，稱為散射光或乳光。一般可見光波長在400 nm——700nm之間，而膠體粒子直徑則略小于100 nm，故可見光遇到膠體粒子時會發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)。

對于溶液，因其分散質(zhì)粒子直徑遠(yuǎn)小于可見光波長，光波會發(fā)生衍射（也就是透射），也可以說是由于散射光的強(qiáng)度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，以致于我們觀察不到散射現(xiàn)象。

所以說，膠體能有丁達(dá)爾現(xiàn)象，而溶液幾乎沒有，可以采用丁達(dá)爾現(xiàn)象來區(qū)分膠體和溶液。值得注意的是，當(dāng)有光線通過濁液時有時也會看到光路，根據(jù)膠體發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)的原理可知，若用較大波長的可見光（如紅光700 nm）照射粒子直徑相對較小（如幾百nm）的濁液時，也應(yīng)該能看到明顯的丁達(dá)爾效應(yīng)，光路并不會被阻斷。這正是我們常說紅光、黃光透霧（霧屬于氣溶膠）能力強(qiáng)的原因。

但是，當(dāng)濁液粒子直徑過大時，則對光發(fā)生反射，往往只能看到前端有一小段極短的光路了。

一般情況下，人們對丁達(dá)爾效應(yīng)往往熟視無睹，覺得不就是“電影放映廳里的一道光柱”或者“清晨樹林里的一縷陽光”嗎？其實(shí)并非這么簡單。如果大氣中沒有許多的懸浮物形成的氣溶膠，那么我們即使白天也只能像黑夜一樣看見諸多星星和一個大的星星——太陽，是大氣中的氣溶膠使我們能夠在白天感覺到眼前一片光明。

4．為什么把膠體稱為“亞穩(wěn)”體系？

說膠體屬于“亞穩(wěn)”體系是相對于溶液的“均一、穩(wěn)定”和濁液的“不能穩(wěn)定存在”而言的，有時也叫“介穩(wěn)”體系。這說明膠體的穩(wěn)定是有條件的，當(dāng)外界條件發(fā)生變化時，膠體可能發(fā)生聚沉。

作為由難溶物分散質(zhì)形成的膠體為什么能在一定條件下穩(wěn)定存在呢？

科學(xué)研究認(rèn)為，主要是因?yàn)槟z粒帶有同性電荷，同性電荷之間存在排斥力阻礙了粒子間的結(jié)合，使之難以形成質(zhì)量大的顆粒。再加上分散劑分子不停從“四面八方”對膠?！白矒簟睂?dǎo)致的布朗運(yùn)動，使膠體粒子具有了與溶液微粒一樣的類似熱運(yùn)動的性質(zhì)。

根據(jù)上述分析我們知道，如果向膠體中加入電解質(zhì)的濃溶液，則可能導(dǎo)致膠體粒子吸附異性電荷離子而發(fā)生電荷中和現(xiàn)象，消除彼此間的排斥力而聚沉。實(shí)驗(yàn)表明，溶膠對電解質(zhì)的影響非常敏感。明礬的凈水作用，是利用明礬的水解生成Al(OH)₃帶正電荷的膠粒，而與帶負(fù)電荷的泥沙膠粒相互吸附、電荷中和而聚沉。河流入?？谔幎家仔纬缮持蓿ㄈ侵蓿?，也跟海水中的電解質(zhì)使河流中的泥沙膠體粒子聚沉密切相關(guān)。

理論上講，當(dāng)溫度升高時，由于溶膠的布朗運(yùn)動增強(qiáng)，溶膠粒子之間的碰撞加劇，可能導(dǎo)致粒子間碰撞而聚集到一起，這就是為什么制Fe(OH)₃膠體時不能長時間加熱的原因。

5. 幾個零星小問題。

（1）黃河水到底它算是濁液還是膠體？黃河水里應(yīng)該既含有濁液粒子、又含有膠體粒子，還含有溶液的分子和離子等。所以它算是混合型分散系，用到哪些知識解釋其具體性質(zhì)都可以。

類似的問題還有牛奶屬于哪種分散系的問題。

（2）霧霾算不算膠體？這跟上一個問題差不多一樣。一般我們說“煙、霧、云都屬于氣溶膠”，是因?yàn)樗鼈兛梢燥@示丁達(dá)爾效應(yīng)等，但從常說的霧霾顆粒大?。ㄈ鏟M10指顆粒直徑在10 微米即10000 nm；PM2.5指顆粒直徑2.5微米即2500nm，它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于膠體粒子）看，霧霾應(yīng)屬于濁液的范疇，當(dāng)然也不排除其中含有膠體粒子。

（3）生物學(xué)說蔗糖分子不能透過細(xì)胞膜，化學(xué)卻講蔗糖不算有機(jī)高分子，那么其分子應(yīng)該是可以透過半透膜的。這個如何理解？蔗糖分子不能透過細(xì)胞膜，生物學(xué)既然這么講大概是對的，說明蔗糖分子比葡萄糖分子個頭大。膠體化學(xué)里說的“半透膜”是一個范圍很大的概念，既包含細(xì)胞膜，也包含類似牛皮紙等孔徑粗大的膜。

我們探討膠體的特性，主要是為認(rèn)識粒子尺度對于其物理、化學(xué)性質(zhì)具有較大影響，并不是為了嚴(yán)格機(jī)械地判定蔗糖分子達(dá)到?jīng)]達(dá)到規(guī)定的膠體粒子大小。

6. 注意！粒子尺度才是判定膠體的根本依據(jù)。能不能發(fā)生布朗運(yùn)動、丁達(dá)爾效應(yīng)都不是判定膠體的依據(jù)。