基本概念
物质
胶体溶液
物理特性
物质的状态
引言
你有没有想过鲜奶油、果冻和牛奶有什么共同之处？除了都非常美味之外，它们还都是由分散或分布在水中的微小的固体颗粒构成的。这种混合物被称作胶体溶液。胶体溶液有一些非常有趣的物理特性，比如可以同时表现得既像固体又像液体！在这个活动中，你将要制做由玉米淀粉和水构成的胶体溶液，然后直接探索它们的特性。
背景
胶体溶液（也被称作胶态悬浮液）含有直径从1到1,000纳米不等的小颗粒。（一纳米非常小——人的一根头发大约有100,000纳米宽！）在这个活动中，使用的颗粒是玉米淀粉，它们在一定量的水中均匀分散。这些颗粒非常小，小到你用肉眼无法看到它们——而且当你看胶体溶液时，它看起来是均匀的，或者说是一致的。然而，如果你把它放在显微镜下，它看起来就不均匀了，或者说就像是东西混合在了一起。
合适的颗粒尺寸对制作胶体溶液是必不可少的。如果用了较小的颗粒，它们会在水中溶解，并且即使用显微镜也看不到它们了。比如，想一下糖是如何在水中溶解形成均匀溶液的。另一方面，如果使用较大的颗粒，比如沙粒，它们不会在水中溶解。相反的，它们和水是分开的，并且它们太大了，形成了可用肉眼看到的颗粒不均匀混合物。玉米淀粉颗粒正好是用水做胶体溶液的合适尺寸（直径大概100到800纳米）。
材料
小碗或杯子
玉米淀粉
杯子，马克杯或饮用玻璃杯
水
医用滴管
叉子
准备
在小碗或杯子中加一汤匙玉米淀粉。
把空的杯子，马克杯或饮用玻璃杯装满水。
步骤
用医用滴管把杯子中的水加到盛有玉米淀粉的小碗中。一次加一滴水，边做边计数。当水接触到玉米淀粉时发生了什么？
当加入20滴水后，用叉子搅拌玉米淀粉。打碎形成的块。
继续一滴一滴地加水，每加20滴用叉子搅拌一次。当你加入更多水时发生了什么？
当你加水总量达到100滴时，停止一会儿，观察玉米淀粉。它看起来怎么样？它如何变化？
继续加入水滴，但是现在每隔10滴搅拌一次玉米淀粉。
当所有的玉米淀粉像液体一样流到一起时停止加水。这大概总共需要150到170滴水。你用了多少滴水？你如何形容溶液的外观？
观察碗中的溶液。用你的手戳它一下，然后放一些到你的叉子上或是手上。它是怎么动的？它摸起来像什么？你认为关于胶体溶液和它们的物理特性，这告诉了你什么？提示：如果当你研究它的时候，它看起来要变成白垩质的，试着加入并混合更多水滴。
拓展：跟明胶一样，胶体溶液也可以由除了玉米淀粉以外的其他普通产品制成，比如其他淀粉（例如，土豆、木薯和大米淀粉）。尝试用其他物质做胶体溶液。它们跟用玉米淀粉做的胶体溶液相比怎样？
拓展：淀粉通常被用来做凝胶。试验加热溶液并观察发生了什么。它如何变化？你可以观察到新的物理特性吗？
拓展：当粘土中的含水量适合时，它会表现得像胶体物质一样。你可以试着做胶质粘土溶液并测试在它上面施加不同的力时的影响。胶体溶液可以像固体一样抵抗强的向下的力，但是抵抗从侧面施加的侧向力的能力很弱。你的胶体溶液在哪个方向最弱？如果你的样品是现实生活中的粘土，这种现象是如何造成滑坡或地震的发生的？
观察和结果
玉米淀粉溶液像粘滞的白色液体吗？当你压它时，它会变得像坚硬的固体吗？而当让它自由流动时，它会变成液体吗？
胶体溶液可以表现得既像固体又像液体。你做的胶体溶液不会像典型的固体或典型的液体那样。物质的相，如液态、气态、固态和等离子体，是物质的物理特性。玉米淀粉溶液是非牛顿流体，这表示它不会表现得像牛顿流体一样。大部分液体在承受侧向剪切力时，比如用你的手指向下推它们，它们会移到一边去。液体也有一个均衡反应，意思是说你越用力推，它们移开的越快。液体的粘性，或是流动阻力不变。水和大部分液体都是牛顿流体，都会表现的这样。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并不是这样。当你在它上面施加压力时，比如向下压它或是用叉子刺它，它会变得更硬，变成固态。当你不在它上面施加压力时，比如仅仅只是把它放在手上，它又改变了它的状态，这次它变成了流淌的液体。
(翻译 刘夏，审校 王雨薇)
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