作者：魏锐
【按语】在清华大学宋心琦教授的报告《科学素质与化学教育》中提到，“氢氧化铁胶体所带电荷与该胶体的制备方法有关，并非一定带正电”，本文则以此为生长点，对胶体的一些相关知识进行了介绍，供老师们参考。
一、胶体的结构是怎样的？
二、胶体为什么会带电？
三、胶体应该带什么电？
四、氢氧化铁胶体一定带正电吗？
五、胶体都是由于吸附离子而带电吗？
一、胶体的结构是怎样的？
关于胶体的结构，一般认为在胶体粒子的中心，是一个由许多分子聚集而成的固体颗粒，叫做胶核。在胶核的表面常常吸附一层组成类似的、带相同电荷的离子。
当胶核表面吸附了离子而带电后，在它周围的液体中，带相反电性的离子会扩散到胶核附近，并与胶核表面电荷形成扩散双电层。扩散双电层由两部分构成：
(1)吸附层
胶核表面吸附着的离子，由于静电引力，又吸引了一部分带相反电荷的离子(简称反离子)，形成吸附层。
(2)扩散层
除吸附层中的反离子外，其余的反离子扩散分布在吸附层的外围。距离吸附层的界面越远，反离子浓度越小，到了胶核表面电荷影响不到之处，反离子浓度就等于零。从吸附层界面(图中虚线)到反离子浓度为零的区域叫做扩散层。
吸附层的离子紧挨着胶核，跟胶核吸附得比较牢固，它跟随胶核一起运动。扩散层跟胶核距离远一些，容易扩散。通常把胶核和吸附层共同组成的粒子称为胶粒，把胶核、吸附层和扩散层统称为胶团。
二、胶体为什么会带电？
胶体带电的原因，是由于胶体是高分散的多相体系，具有巨大的界面(总表面积)，因而有很强的吸附能力。它能有选择地吸附介质中的某种离子，而形成带电的胶粒。
这里以AgI胶体为例来说明。包围着AgI胶核的是扩散双电层(吸附层和扩散层)，胶核和吸附层构成了胶粒，胶粒和扩散层形成的整体为胶团，在胶团中吸附离子的电荷数与反离子的电荷数相等，因此胶粒是带电的，而整个胶团是电中性的。
式中的m是AgI分子数，m的值常常很大，n的数值比m小得多；(n-x)是包含在吸附层中的反离子数；x为扩散层中的反离子数。
由于胶核对吸附层的吸引能力较强，对扩散层的吸引能力弱，因此在外加电场(如通直流电)作用下，胶团会从吸附层与扩散层之间分裂，形成带电荷的胶粒而发生电泳现象。带电的胶粒向一极移动，带相反电荷的反离子向另一极极移动。因此，胶团在电场作用下的行为跟电解质相似。
三、胶体应该带什么电？
胶体粒子吸附溶液中的离子而带电，当吸附了正离子时，胶体粒子荷正电，吸附了负离子则荷负电。不同情况下胶体粒子容易吸附何种离子，与被吸附离子的本性及胶体粒子表面结构有关。法扬斯规则表明：与胶体粒子有相同化学元素的离子优先被吸附。以AgI胶体为例，AgNO3与KI反应，生成AgI溶胶，若KI过量，则胶核AgI吸附过量的I-而带负电，若AgNO3过量，则AgI吸附过量的Ag+而带正电。
四、氢氧化铁胶体一定带正电吗？
在制备氢氧化铁胶体的实验中，一般为向沸水中加入FeCl3溶液，由于Fe3＋的水解，使溶液显酸性，溶液中的OH－浓度较小，因此氢氧化铁胶核更容易吸附浓度较大的Fe3＋，带正电，如果在碱性环境下，则可吸附OH－带负电。
由此，我们常说的氢氧化铁胶体带正电，是由于制备胶体的实验过程的特殊性决定的，而非氢氧化铁胶体一定带正电。
五、胶体都是由于吸附离子而带电吗？
前文所述的胶体粒子带电荷由于吸附离子所致，当分散相固体与液体介质接触时，固体表面分子发生电离，也可以使胶体带电。
以硅酸胶团为例。m个SiO2·nH2O分子聚集成胶核，胶核表面的H2SiO3有微弱的电离。胶核选择吸附与其组成类似的n个SiO32－离子；H＋ 为反离子，总数为2n个，其中2（n－x）个被带负电的SiO32－所吸引，共同构成胶粒中的吸附层；其余的2x个H+则分布在扩散层中，它的胶团结构可以用下面式子来表示。由图可知，胶粒带负电。
硅酸溶胶是土壤胶体中的重要部分，而土壤胶体又是土壤中最重要、最活跃的部分，植物营养的吸收，土壤中的各种反应，大都集中在这一部分。
胶体在土壤肥力上起着巨大作用，在工农业生产上有着重要意义。
参考文献：
印永嘉等编，物理化学简明教程，高等教育出版社，1992
http://www.jshlzx.net/klh/2/2052/text/zk52_205.htm
http://www.jshlzx.net/klh/2/2052/text/zk52_206.htm |
