丁達爾效應的家庭實驗方案

陸燕海+姚紅英

摘要：丁達爾實驗是高中生接觸到的第一個高中教材探究實驗，而蘇教版化學必修1中僅設置了液溶膠的丁達爾實驗。為豐富學生課余生活、彌補教學時意猶未盡的缺憾，在實踐探索基礎上提出了幾組切實可行的丁達爾效應的家庭實驗方案。新的實驗方案操作簡捷、現象明顯并富有創意。

關鍵詞：丁達爾效應；家庭實驗；氣溶膠；液溶膠；固溶膠

文章編號：1005–6629（2014）4–0043–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

丁達爾效應常用于快速鑒別溶液和膠體分散系。在蘇教版高中《化學1》教材中，膠體的丁達爾實驗又是高中生接觸到的第一個高中階段的教材探究實驗。根據分散劑狀態不同，膠體一般可細分為氣溶膠、液溶膠和固溶膠，而教材設置的實驗方案只涉及液溶膠，實際教學時師生常會有意猶未盡之感。為彌補缺憾，我們積極倡導學生進行家庭實驗并交流各自成果，不但豐富了學生課余化學生活，在多年教學探索與實踐積累中也收集并創新了很多相關的學生家庭實驗素材。現選取其中幾組操作簡捷、現象明顯并富有創意的方案與大家探討。

1 氣溶膠的丁達爾實驗

方案1 水霧-空氣膠體

將一無色透明的礦泉水瓶截去瓶底、取下瓶蓋。打開裝滿開水的保溫瓶的瓶塞，將處理好的礦泉水瓶豎直放置罩住保溫瓶口，使揮發出來的水蒸氣充滿礦泉水瓶。由于以水分子團簇（H2O）n形式存在的水蒸氣粒徑較大，當用激光筆在一側平射時，從垂直照射方向觀察即可見瓶內有一束紅色光柱（見圖1）。

方案2 蚊煙-空氣膠體

先預處理好無色透明的礦泉水瓶（方法同方案1）。點燃一圈蚊香（也可用其他熏香代替），將礦泉水瓶豎直罩在上方，使生成的蚊煙進入瓶內。然后用激光筆在一側平射，從垂直激光照射方向觀察能看到一束清晰的紅色光柱（見圖2）。一般有煙蚊香燃燒所產生的煙氣氣溶膠粒子的粒徑都比較小，粒徑集中分布在小粒徑的納米區間段[1]。

2 液溶膠的丁達爾實驗

方案3 水果汁-水膠體

將新鮮水果（如西瓜、橙子等）榨汁，用紗布濾去未打碎的大顆粒固體后備用（也可直接購買商店在售的水果飲品，如統一鮮橙多、美汁源果汁飲料、營養快線等）。取潔凈的、無色透明玻璃杯，加入約100mL自來水，用激光筆照射杯中水，從與光線垂直的方向觀察，沒有明顯現象。向玻璃杯中逐滴加入約1～2mL水果汁，并充分攪拌，再用激光筆照射燒杯中的混合物，在與照射垂直的方向進行觀察，混合物中有一條光亮的“通路”，即丁達爾效應，實驗現象很明顯。

此外，我們也可以用牛奶、豆漿、肥皂水、洗潔精、洗衣粉水等也能替代水果汁進行實驗，但需注意的是，因試劑種類與濃度的差異，要達到預期效果，在用量上會略有不同。

方案4 食鹽-酒精膠體

用潔凈的、無色玻璃杯取100mL飽和食鹽水（也可用純堿、小蘇打等生活中常見鹽的飽和溶液），用激光筆從一側照射，在照射方向垂直的角度觀察并沒有明顯現象，然后向飽和食鹽水中緩慢、逐滴滴加醫用酒精或高度白酒（42°以上），充分攪拌并用激光筆照射。隨著乙醇的滴入，在與激光垂直的方向觀察時，混合物中的“光路”也會從無到有并逐漸變得清晰、明亮。這是由于氯化鈉在酒精中的溶解度較水中小得多，在滴加白酒過程中飽和食鹽水中形成大量細小的食鹽膠粒。需要注意的是，酒精加入量要把握好，加入量過多會產生白色的氯化鈉沉淀！

3 固溶膠的丁達爾實驗

方案5 葡萄糖固溶膠

取一不銹鋼小奶鍋，加入100g葡萄糖固體小顆粒，在煤氣灶上小火緩緩加熱并用筷子充分攪拌，使之慢慢熔化形成無色液體。繼續加熱至奶鍋中液體呈現棕黃色（顏色不可太深，也不宜太淺）后停止加熱，然后將該液體倒滿10 mL無色透明的玻璃小酒盅，靜置讓其自然冷卻。固化后即得晶瑩透亮的棕紅色葡萄糖固溶膠。用激光筆照射，在與光束垂直的方向上即可觀察到明亮光柱。

由于葡萄糖熔點較低（其中葡萄糖一水合物為83℃，無水葡萄糖晶體為146℃[2]），加熱時在較低溫度即會熔化，持續加熱時部分還會分解成一定量、一定大小的碳膠粒分散于液體中，冷卻凝固后即為固溶膠。

方案6 蔗糖固溶膠

因蔗糖的熔點相對較高（約185℃），若仍按葡萄糖固溶膠的制法直接加熱固體蔗糖，極易因溫度過高而分解過快，致使蔗糖大量炭化而得不到棕黃色透亮的固溶膠。聯想到日常餐飲烹飪中的拔絲操作，我們采用水煮糖的做法并獲得成功。

將鍋洗凈，然后小火加熱，至鍋大約六到七成熱時加入約100g白糖（或冰糖），不停翻炒到糖變成棕黃色時再加入約80mL水溶解。繼續小火加熱，一直炒到糖和水溶合成粘稠狀時停止。將制得的混合液倒滿10mL無色透明的玻璃小酒盅，自然冷卻至室溫，凝固后即得棕紅色的晶瑩透亮的蔗糖固溶膠（含部分蔗糖炭化生成的碳膠粒）。若用激光筆照射時，從照射垂直方向上觀察可看到一根清晰、明亮的光柱。

參考文獻：

[1]陳華鋒，顧學軍，林鶯等.蚊香煙氣氣溶膠單粒子的粒徑和質譜測量[J].環境科學與技術，2007，（12）：38～40，72.

[2]周公度.化學辭典[M].北京：化學工業出版社，2004：534.