【頻出問題】水酸化鉄(III)コロイド溶液の性質や調製法を分かりやすく徹底解説！

こんにちは。

水酸化鉄(III)… またコイツか！ なんでコロイドの問題にはいつもこれが出てくるんだ！

それは水酸化鉄(III)のコロイド溶液は理科室で調製しやすく、様々な実験に使えるからだぜ！

でも普段の生活で「水酸化鉄」なんか見たこともないからいまいちピンとこないんだよ…

いや！ 逆に考えればここは非常に対策しやすいところなんだ！ 高確率でこれがテストに出るんだから！

水酸化鉄(III)コロイド溶液には下のような特徴があります。

これが実験でよく使われ、テストにもよく出る理由です。

この記事では水酸化鉄(III)コロイド溶液の化学的な性質や、様々な実験における反応を徹底解説します。

しっかり対策しておけば、得点源になること間違いなし！

水酸化鉄(III)コロイド溶液の分類と性質

水酸化鉄(III)（Fe(OH)₃）は水に不溶です。

しかし粒子のサイズが5.0×10^-7m以下の場合、水酸化鉄(III)はコロイド粒子となり水中に均一に分散します。

このように水に不溶のコロイド粒子が溶液中に分散したものは分散コロイドとよばれます。

また分散コロイドは水との親和性が低いので疎水コロイドとも言われ、少量の電解質を入れただけで凝析し沈澱を生じます。

水酸化鉄(III)コロイドは電離してイオンにはなりません。

しかしOHの部分がわずかに負の電荷を持ち陽イオン（Fe³⁺やH⁺など）を引きつけるので、全体として正の電荷を帯びます。

このようなコロイドを正コロイドといいます。このようにコロイドが正、負の電荷を持つ理由を「「コロイドが電荷を持つ理由」と「正コロイド・負コロイドの見分け方」を徹底解説！」で解説しました。詳しくはこちらをご覧ください。

「コロイドが電荷を持つ理由」と「正コロイド・負コロイドの見分け方」を徹底解説！

正コロイドは、価数の大きい陰イオンを持つ電解質によってより強く凝析します。

つまり電離してCl^ーを生じる塩化バリウム（BaCl₂）より、SO₄^2ーを生じる硫酸ナトリウム（Na₂SO₄）を加えた方がより凝析するのです。

コロイドの種類と性質についてより詳しく知りたい人は、こちらの記事も読んでみて下さい。

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水酸化鉄(III)コロイド溶液の調製方法

では、どのように水に不溶の水酸化鉄(III)をコロイド粒子サイズにするのでしょうか？

これは「化学反応が急速に起こる」ためです。

沸騰させた純水（H₂O）の中に、水に可溶である塩化鉄(III)（FeCl₃）の飽和水溶液を少量加えます。

すると下のように反応し、水に不溶の水酸化鉄(III)（Fe(OH)₃）を生じます。

FeCl₃ + 3H₂O → Fe(OH)₃ + 3HCl

この反応は非常に短時間で起こるため、水酸化鉄(III)の結晶は大きく成長できずコロイド粒子サイズになります。

この結果、赤色の水酸化鉄(III)コロイド溶液が出来るわけです。

水酸化鉄(III)コロイド溶液の透析実験

調製した水酸化鉄(III)コロイド溶液を半透膜であるセロハンの袋に入れ、純水中にしばらく浸します。

その後セロハン袋のまわりの水を少量試験管に取り、リトマス紙で液性を調べると「酸性」になっています！

また硝酸銀水溶液（AgNO₃aq）を数滴加えると、塩化銀（AgCl）の「白色沈殿」を生じます！

これはセロハン表面の小さな穴を通って、水素イオン（H^＋）や塩化物イオン（Cl^ー）がセロハン袋の外に出てきたために起こった現象です。

水素イオンによって水が酸性になり、塩化物イオンと銀イオンが反応し沈澱が生じたんですね。

しかし、水酸化鉄(III)コロイドはセロハンの穴より大きいので外に出てきません。

なので外の水は透明なままです。

このようにセロハンなどの半透膜を用いてコロイド溶液に含まれるイオンや分子を取り除く操作を「透析」といいます。

名前の似ている透析・凝析・塩析の違いについてはこちらの記事も読んでみて下さい。

コロイド粒子の析出法「凝析」と「塩析」の違いを徹底解説！

水酸化鉄(III)コロイド溶液の電気泳動実験

水酸化鉄(III)コロイドは正の電荷を持つ「正コロイド」です。

したがって電圧をかけると、コロイド粒子は陰極側に引っ張られて移動します。

この現象を「電気泳動」といいます。

水酸化鉄(III)コロイド溶液のチンダル現象実験

コロイドの共通性質であるチンダル現象を用いて、水酸化鉄(III)コロイド溶液がコロイドであることを確かめる実験がよく行われます。

横から強い光を当てるとコロイド粒子は光を散乱させるので光の通り道がはっきり見えるのですが、真の溶液では見えません。

まとめ