主要概念
物质
胶体溶液
物理特性
物质状态
导言
你是否曾经好奇过搅打奶油、果冻和牛奶有什么共同之处？除了都美味之外，它们也都是由分散在水中的微小固体颗粒组成的。这种混合物称为胶体溶液。胶体溶液具有一些非常有趣的物理特性，例如同时表现得像固体和液体！在这个活动中，你将创建一个用玉米淀粉和水制成的胶体溶液，然后亲身体验这些特性。
背景
胶体溶液（也称为胶体悬浮液）包含直径为1到1000纳米的微小颗粒。（纳米非常小——一根人类头发的宽度约为100,000纳米！）在这个活动中，使用的颗粒是玉米淀粉，它们均匀地分散在一定量的水中。这些颗粒非常小，肉眼无法看到，当你观察胶体溶液时，它看起来是均匀的。然而，如果你在显微镜下观察它，它看起来会是异质的，或者像是混合在一起的东西。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们的获奖新闻报道，以支持我们的工作。 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
拥有合适的粒径对于制作胶体溶液至关重要。如果使用较小的颗粒，它们会溶解在水中并且不可见，即使使用显微镜也是如此。例如，想想糖如何溶解在水中，形成均匀的溶液。另一方面，如果使用较大的颗粒，例如沙粒，它们不会溶解在水中。相反，它们与水分离，并且体积太大，形成肉眼可见的异质颗粒混合物。玉米淀粉颗粒的大小（直径约为100到800纳米）正好适合与水制成胶体溶液。
材料
• 小碗或杯子
• 玉米淀粉
• 杯子、马克杯或玻璃杯
• 水
• 滴管
• 叉子
准备
• 将一汤匙玉米淀粉加入小碗或杯子中。
• 用水装满空的杯子、马克杯或玻璃杯。
步骤
• 使用滴管将杯中的水滴入盛有玉米淀粉的小碗中。一次滴一滴水，边滴边数。当水接触到玉米淀粉时会发生什么？
• 加入 20 滴水后，用叉子搅拌玉米淀粉。打散任何形成的结块。
• 继续一次加一滴，每加 20 滴后用叉子搅拌。当你加入更多水时会发生什么？
• 一旦总共加入了 100 滴水，请停下来观察玉米淀粉。它看起来怎么样？它发生了什么变化？
• 继续加水，但现在每加 10 滴后混合玉米淀粉。
• 当所有玉米淀粉都像液体一样流动在一起时，停止加水。总共可能需要大约 150 到 170 滴水。你用了多少滴？你如何描述溶液的外观？
• 在碗里玩弄溶液。用手指戳它，把它放在叉子上或手上。它是如何移动的？感觉如何？你认为这告诉你关于胶体溶液及其物理特性的什么信息？提示：如果在你研究它时它看起来变得粉状，请尝试加入并混合更多的水。
• 额外：除了玉米淀粉之外，胶体溶液还可以用其他常见的物品制成，例如其他淀粉（例如，马铃薯、木薯和米淀粉）以及明胶。尝试用其他物质制作胶体溶液。这些与用玉米淀粉制成的胶体溶液相比如何？
• 额外：淀粉通常用于制作凝胶。尝试加热溶液，看看会发生什么。它发生了什么变化？您是否可以观察到新的物理特性？
• 额外：当粘土土壤中含有适量的水时，它的行为类似于胶体材料。您可以尝试制作胶体粘土土壤溶液，并测试不同力对其的影响。胶体溶液在受到强大的向下力时会呈现固态，但对向侧面推的横向力则很弱。你的胶体溶液在哪个方向最弱？如果你的样品是现实世界中的粘土土壤，这会如何导致山体滑坡或地震？观察和结果
玉米淀粉溶液是否类似于粘稠的白色液体？当您按压它时，它是否会变成坚硬的固体，但在允许其自由移动时，它是否会变成液体？
胶体溶液可以同时表现得像固体和液体。你制作的胶体溶液的行为不像典型的固体或典型的液体。物质的相，如液体、气体、固体和等离子体，是物质的物理特性。玉米淀粉溶液是一种非牛顿流体，这意味着它的行为不像牛顿流体。当大多数液体受到横向剪切力（例如用手指向下按压它们）时，它们会移开。液体也会有相应的反应，这意味着如果你用力按压，它们会更快地移开。液体的粘度，或对流动的阻力，不会改变。水和大多数流体都是牛顿流体，并以这种方式表现。然而，由于玉米淀粉溶液是非牛顿流体，你应该看到它的行为不像这样。当你对它施加压力时，例如通过向下按压或用叉子戳它，它会通过变得更硬来做出反应，变为固态。当你不对其施加压力时，例如简单地将其握在手中，它会再次改变其状态，这次变成流动的液体。
更多探索 胶体，来自加州大学戴维斯分校 ChemWiki
令人发指的软泥，来自探索馆
非牛顿流体，来自探索频道
颗粒大小，来自工程工具箱
制作混合物：胶体如何衡量大小？，来自科学伙伴
此活动与 科学伙伴合作提供