膠體溶液的帶電性與凝聚 施建輝 國立新竹科學園區實驗高級中學 教育部高中化學學科中心 schemistry0120@gmail.com n   疑難問題 在膠體溶液的單元中，有一段文字敘述：「金屬的氫氧化物帶正電，金屬的硫化物則帶負電」，為何兩者會帶電？為何帶有不同的電荷？ n  解答一：膠體溶液的帶電性說明 膠體（Colloid）溶液有三大特性，「帶電」是其特性之一。在教科書開放之前，由國立編譯館發行的化學課本裡，有一句話：「膠體溶液中，金屬的氫氧化物帶正電，金屬的硫化物帶負電」，困擾高中化學老師多年，近來又有老師問起，因此作者參考多本相關書籍，提供這個問題的解釋方式，供高中化學老師參考。 以硝酸銀（AgNO3）溶液與碘化鉀（KI）溶液混合為例，使其中某一溶液過量，過量之電解質溶液扮演穩定劑的角色，讓膠體溶液能穩定存在。碘化銀溶膠的帶電性說明如下。 當硝酸銀溶液與碘化鉀溶液混合時，銀離子（Ag+）與碘離子（I−）會生成有晶體結構的（AgI）m而形成「膠核」（colloidal nucleus）（圖1），膠核選擇性的吸附溶液中過量的碘離子（I−）而帶負電（圖2）。帶負電的粒子吸引溶液中帶正電荷的鉀離子（K+），被吸附的碘離子（I−）與鉀離子（K+） 稱為吸附層（Stern layer）（圖3），膠核與吸附層構成「膠體粒子」，又稱「膠粒」（colloidal particle）。因為膠體粒子吸附的碘離子（I−）數目大於鉀離子（K+），故此膠體粒子帶負電。帶負電的膠體粒子再以疏鬆的方式吸引鉀離子（K+），此為擴散層（diffuse layer），膠體粒子與擴散層構成「膠團」（圖4）。膠團即膠體溶液常被提及的「電雙層」（electric double layer），電雙層為電中性。AgI膠團的示意圖，如圖5所示。 課本提及的帶電性即為膠核與吸附層構成的膠體粒子所帶的電荷，上例因碘化鉀溶液過量，故此一膠體溶液帶負電；反之，若是硝酸銀溶液過量，則形成之膠體溶液帶正電。 圖1：膠核的形成 圖2：膠核吸附碘離子   圖3：再吸附鉀離子，構成膠體粒子 圖4：電雙層的形成 圖5：AgI膠團形成的示意圖 回頭說明為何「膠體溶液中，金屬的氫氧化物帶正電，金屬的硫化物帶負電」。 一、   氫氧化鐵溶膠：氯化鐵溶於水可製得氫氧化鐵溶膠，其化學反應式，如[1]～[4]所示： FeCl3(aq) + 3H2O(l) → Fe(OH)3(s) + 3HCl(aq)                [1] 其中鐵離子(Fe3+)是酸性陽離子，在水中會起水解，其水解過程如下： Fe3+(aq) + 3H2O(l) → Fe(OH)3(aq) + 3H+(aq)                  [2] Fe(OH)3(aq) → FeO(OH)(aq) + H2O(l)                               […]