丁达尔效应的家庭实验方案
2022-06-08
摘要：丁达尔实验是高中生接触到的第一个高中教材探究实验，而苏教版化学必修1中仅设置了液溶胶的丁达尔实验。为丰富学生课余生活、弥补教学时意犹未尽的缺憾，在实践探索基础上提出了几组切实可行的丁达尔效应的家庭实验方案。新的实验方案操作简捷、现象明显并富有创意。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词：丁达尔效应；家庭实验；气溶胶；液溶胶；固溶胶
文章编号：1005?6629（2014）4?0043?02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
丁达尔效应常用于快速鉴别溶液和胶体分散系。在苏教版高中《化学1》教材中，胶体的丁达尔实验又是高中生接触到的第一个高中阶段的教材探究实验。根据分散剂状态不同，胶体一般可细分为气溶胶、液溶胶和固溶胶，而教材设置的实验方案只涉及液溶胶，实际教学时师生常会有意犹未尽之感。为弥补缺憾，我们积极倡导学生进行家庭实验并交流各自成果，不但丰富了学生课余化学生活，在多年教学探索与实践积累中也收集并创新了很多相关的学生家庭实验素材。现选取其中几组操作简捷、现象明显并富有创意的方案与大家探讨。
1 气溶胶的丁达尔实验
方案1 水雾-空气胶体
将一无色透明的矿泉水瓶截去瓶底、取下瓶盖。打开装满开水的保温瓶的瓶塞，将处理好的矿泉水瓶竖直放置罩住保温瓶口，使挥发出来的水蒸气充满矿泉水瓶。由于以水分子团簇（H2O）n形式存在的水蒸气粒径较大，当用激光笔在一侧平射时，从垂直照射方向观察即可见瓶内有一束红色光柱（见图1）。
方案2 蚊烟-空气胶体
先预处理好无色透明的矿泉水瓶（方法同方案1）。点燃一圈蚊香（也可用其他熏香代替），将矿泉水瓶竖直罩在上方，使生成的蚊烟进入瓶内。然后用激光笔在一侧平射，从垂直激光照射方向观察能看到一束清晰的红色光柱（见图2）。一般有烟蚊香燃烧所产生的烟气气溶胶粒子的粒径都比较小，粒径集中分布在小粒径的纳米区间段[1]。
2 液溶胶的丁达尔实验
方案3 水果汁-水胶体
将新鲜水果（如西瓜、橙子等）榨汁，用纱布滤去未打碎的大颗粒固体后备用（也可直接购买商店在售的水果饮品，如统一鲜橙多、美汁源果汁饮料、营养快线等）。取洁净的、无色透明玻璃杯，加入约100mL自来水，用激光笔照射杯中水，从与光线垂直的方向观察，没有明显现象。向玻璃杯中逐滴加入约1～2mL水果汁，并充分搅拌，再用激光笔照射烧杯中的混合物，在与照射垂直的方向进行观察，混合物中有一条光亮的“通路”，即丁达尔效应，实验现象很明显。
此外，我们也可以用牛奶、豆浆、肥皂水、洗洁精、洗衣粉水等也能替代水果汁进行实验，但需注意的是，因试剂种类与浓度的差异，要达到预期效果，在用量上会略有不同。
方案4 食盐-酒精胶体
用洁净的、无色玻璃杯取100mL饱和食盐水（也可用纯碱、小苏打等生活中常见盐的饱和溶液），用激光笔从一侧照射，在照射方向垂直的角度观察并没有明显现象，然后向饱和食盐水中缓慢、逐滴滴加医用酒精或高度白酒（42°以上），充分搅拌并用激光笔照射。随着乙醇的滴入，在与激光垂直的方向观察时，混合物中的“光路”也会从无到有并逐渐变得清晰、明亮。这是由于氯化钠在酒精中的溶解度较水中小得多，在滴加白酒过程中饱和食盐水中形成大量细小的食盐胶粒。需要注意的是，酒精加入量要把握好，加入量过多会产生白色的氯化钠沉淀！
3 固溶胶的丁达尔实验
方案5 葡萄糖固溶胶
取一不锈钢小奶锅，加入100g葡萄糖固体小颗粒，在煤气灶上小火缓缓加热并用筷子充分搅拌，使之慢慢熔化形成无色液体。继续加热至奶锅中液体呈现棕黄色（颜色不可太深，也不宜太浅）后停止加热，然后将该液体倒满10 mL无色透明的玻璃小酒盅，静置让其自然冷却。固化后即得晶莹透亮的棕红色葡萄糖固溶胶。用激光笔照射，在与光束垂直的方向上即可观察到明亮光柱。
由于葡萄糖熔点较低（其中葡萄糖一水合物为83℃，无水葡萄糖晶体为146℃[2]），加热时在较低温度即会熔化，持续加热时部分还会分解成一定量、一定大小的碳胶粒分散于液体中，冷却凝固后即为固溶胶。
方案6 蔗糖固溶胶
因蔗糖的熔点相对较高（约185℃），若仍按葡萄糖固溶胶的制法直接加热固体蔗糖，极易因温度过高而分解过快，致使蔗糖大量炭化而得不到棕黄色透亮的固溶胶。联想到日常餐饮烹饪中的拔丝操作，我们采用水煮糖的做法并获得成功。
将锅洗净，然后小火加热，至锅大约六到七成热时加入约100g白糖（或冰糖），不停翻炒到糖变成棕黄色时再加入约80mL水溶解。继续小火加热，一直炒到糖和水溶合成粘稠状时停止。将制得的混合液倒满10mL无色透明的玻璃小酒盅，自然冷却至室温，凝固后即得棕红色的晶莹透亮的蔗糖固溶胶（含部分蔗糖炭化生成的碳胶粒）。若用激光笔照射时，从照射垂直方向上观察可看到一根清晰、明亮的光柱。
参考文献：
[1]陈华锋，顾学军，林莺等.蚊香烟气气溶胶单粒子的粒径和质谱测量[J].环境科学与技术，2007，（12）：38～40，72.
[2]周公度.化学辞典[M].北京：化学工业出版社，2004：534.
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关键词：丁达尔效应；家庭实验；气溶胶；液溶胶；固溶胶
文章编号：1005?6629（2014）4?0043?02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
丁达尔效应常用于快速鉴别溶液和胶体分散系。在苏教版高中《化学1》教材中，胶体的丁达尔实验又是高中生接触到的第一个高中阶段的教材探究实验。根据分散剂状态不同，胶体一般可细分为气溶胶、液溶胶和固溶胶，而教材设置的实验方案只涉及液溶胶，实际教学时师生常会有意犹未尽之感。为弥补缺憾，我们积极倡导学生进行家庭实验并交流各自成果，不但丰富了学生课余化学生活，在多年教学探索与实践积累中也收集并创新了很多相关的学生家庭实验素材。现选取其中几组操作简捷、现象明显并富有创意的方案与大家探讨。
1 气溶胶的丁达尔实验
方案1 水雾-空气胶体
将一无色透明的矿泉水瓶截去瓶底、取下瓶盖。打开装满开水的保温瓶的瓶塞，将处理好的矿泉水瓶竖直放置罩住保温瓶口，使挥发出来的水蒸气充满矿泉水瓶。由于以水分子团簇（H2O）n形式存在的水蒸气粒径较大，当用激光笔在一侧平射时，从垂直照射方向观察即可见瓶内有一束红色光柱（见图1）。
方案2 蚊烟-空气胶体
先预处理好无色透明的矿泉水瓶（方法同方案1）。点燃一圈蚊香（也可用其他熏香代替），将矿泉水瓶竖直罩在上方，使生成的蚊烟进入瓶内。然后用激光笔在一侧平射，从垂直激光照射方向观察能看到一束清晰的红色光柱（见图2）。一般有烟蚊香燃烧所产生的烟气气溶胶粒子的粒径都比较小，粒径集中分布在小粒径的纳米区间段[1]。
2 液溶胶的丁达尔实验
方案3 水果汁-水胶体
将新鲜水果（如西瓜、橙子等）榨汁，用纱布滤去未打碎的大颗粒固体后备用（也可直接购买商店在售的水果饮品，如统一鲜橙多、美汁源果汁饮料、营养快线等）。取洁净的、无色透明玻璃杯，加入约100mL自来水，用激光笔照射杯中水，从与光线垂直的方向观察，没有明显现象。向玻璃杯中逐滴加入约1～2mL水果汁，并充分搅拌，再用激光笔照射烧杯中的混合物，在与照射垂直的方向进行观察，混合物中有一条光亮的“通路”，即丁达尔效应，实验现象很明显。
此外，我们也可以用牛奶、豆浆、肥皂水、洗洁精、洗衣粉水等也能替代水果汁进行实验，但需注意的是，因试剂种类与浓度的差异，要达到预期效果，在用量上会略有不同。
方案4 食盐-酒精胶体
用洁净的、无色玻璃杯取100mL饱和食盐水（也可用纯碱、小苏打等生活中常见盐的饱和溶液），用激光笔从一侧照射，在照射方向垂直的角度观察并没有明显现象，然后向饱和食盐水中缓慢、逐滴滴加医用酒精或高度白酒（42°以上），充分搅拌并用激光笔照射。随着乙醇的滴入，在与激光垂直的方向观察时，混合物中的“光路”也会从无到有并逐渐变得清晰、明亮。这是由于氯化钠在酒精中的溶解度较水中小得多，在滴加白酒过程中饱和食盐水中形成大量细小的食盐胶粒。需要注意的是，酒精加入量要把握好，加入量过多会产生白色的氯化钠沉淀！
3 固溶胶的丁达尔实验
方案5 葡萄糖固溶胶
取一不锈钢小奶锅，加入100g葡萄糖固体小颗粒，在煤气灶上小火缓缓加热并用筷子充分搅拌，使之慢慢熔化形成无色液体。继续加热至奶锅中液体呈现棕黄色（颜色不可太深，也不宜太浅）后停止加热，然后将该液体倒满10 mL无色透明的玻璃小酒盅，静置让其自然冷却。固化后即得晶莹透亮的棕红色葡萄糖固溶胶。用激光笔照射，在与光束垂直的方向上即可观察到明亮光柱。
由于葡萄糖熔点较低（其中葡萄糖一水合物为83℃，无水葡萄糖晶体为146℃[2]），加热时在较低温度即会熔化，持续加热时部分还会分解成一定量、一定大小的碳胶粒分散于液体中，冷却凝固后即为固溶胶。
方案6 蔗糖固溶胶
因蔗糖的熔点相对较高（约185℃），若仍按葡萄糖固溶胶的制法直接加热固体蔗糖，极易因温度过高而分解过快，致使蔗糖大量炭化而得不到棕黄色透亮的固溶胶。联想到日常餐饮烹饪中的拔丝操作，我们采用水煮糖的做法并获得成功。
将锅洗净，然后小火加热，至锅大约六到七成热时加入约100g白糖（或冰糖），不停翻炒到糖变成棕黄色时再加入约80mL水溶解。继续小火加热，一直炒到糖和水溶合成粘稠状时停止。将制得的混合液倒满10mL无色透明的玻璃小酒盅，自然冷却至室温，凝固后即得棕红色的晶莹透亮的蔗糖固溶胶（含部分蔗糖炭化生成的碳胶粒）。若用激光笔照射时，从照射垂直方向上观察可看到一根清晰、明亮的光柱。
参考文献：
[1]陈华锋，顾学军，林莺等.蚊香烟气气溶胶单粒子的粒径和质谱测量[J].环境科学与技术，2007，（12）：38～40，72.
[2]周公度.化学辞典[M].北京：化学工业出版社，2004：534.