碘与淀粉反应条件的实验研究

2021年3月2日发(作者：祛斑医院哪家好)


碘与淀粉反应条件的实验研究



碘与淀粉反应条件的实验研究



吉林师范大学化学学院

崔克宇

吕

明

王仁章

韩

磊

刘

凯

四平市实验中学

王

悦



[
摘

要
]
本文通过实验研究
,
探讨了碘与淀粉的反应条件
,
指出了最佳的反
应条件。



[
关键词
]
碘

淀粉

颜色

多碘离子



,
利用碘溶液的特征颜色来进行化学分 实验和实际应用中
1
、淀粉的结构对显色
反应的影响



离和鉴定
,
有着广泛的实用意义。碘是无机化学教学中的一种重

淀粉是植物体中
储藏的养分
,
多存在于种子与块茎中
,
是白

要元素
,
在无机化学的实验中
,
学生必须
完成碘的各类实验。

在

色无定形粉末
,
它是一类天然有机高分子化合物
,
属多糖。

在一

b5E2RGbCAP


( ) (
实验中
,
我们常用碘与淀粉的反应来证实碘的存在。分析化学等

般的淀粉
中都含有直链淀粉

淀粉颗粒质和支链淀粉

淀粉皮

p1EanqFDPw


)
教材中指出淀粉与碘作用形成蓝色配合物
,
灵敏度很高
,
即使在

质两种。

直
链淀粉与支链淀粉在结构与性质上有一定区别
,
它
- 5 -
1 4×10〃溶液中亦能看
出。因此
,
在生化领域的生产

们在淀粉中占的比例随植物的品种而异
,
直链淀粉约占

10%, m o lL I2
DXDiTa9E3d


30% ,
支链淀粉约占
70%, 90%
。

和检验中
,
都广泛地利用淀粉和碘化钾组成的
混合液作为氧化

RTCrpUDGiT
1 / 11


1. 1
直链淀粉结构

还原反应一类滴定的指示剂
,
或用碘证实淀粉的存在。但在
实验



() -1, 4
糖苷键结合而成的多糖各葡萄糖单体之间全部以

中常出现淀粉

包括市
售可溶性淀粉在遇一定量的碘时出现时

Α
5PCzVD7HxA


( )
出现颜色后又立即消褪的现象
,
或者颜色也不一定是蓝色
,
有时

链即为直链
淀粉

图
1,
直链淀粉并非是如图
1
所示的直线型

jLBHrnAILg


()
会出现紫蓝、紫、紫红
,
甚至是褐色等。本文就实验的原理及反应

分子
,
而
是借着分子内的氢键卷曲成螺旋状

图
2,
每一螺旋圈

条件进行了一些探讨。

有
6
个葡萄糖单体。

xHAQX74J0X


1. 2
支链淀粉结构



()
支链淀粉结构与直链淀粉有所不同
,
除有
- 1, 4
糖苷键相连的糖链外
,
还有
以
- 1, 6
糖苷键连接的而产生的支链

图
3
。支链

Α
Α
LDAYtRyKfE


淀粉主链是约有
1000
个葡萄糖单位以
- 1, 4
糖苷键连接
,
每隔
25, 30
个葡
萄糖单位有一分支和再分支
,
且只有分支点处存在
-
Α
Α

1,
6
糖苷键连接
,
每一分支
平均约含
20, 30
个葡萄糖单体
,
各分支也都是卷曲成螺旋状
(
图
4)
。

Zzz6ZB2Ltk


- - 5- 11. 3
碘—淀粉溶液显色的原因现蓝色
, I
浓度必须大于

4×10m o
l
〃
L
。有机化学教科书中
-
认为
,
钻入淀粉分子螺旋管道内的不是碘分子
,
而
是

。
. . I3 JC
碘在不同的有机溶剂中有不同的颜色。

这些不同的颜色给

dvzfvkwMI1


和

的研究指出
,
在形成蓝色配合物的反应
. T hom spo n EH am o r i
我们一个
启示
:
碘溶液在有机溶剂中不只是溶质碘分子分散到

rqyn14ZNXI


中
,
决定速度的一步是在直链淀粉的螺旋体内生成碘的四聚体

溶剂中去的简单物
理过程
,
而在溶质碘和溶剂之间发生一定的
- - () ()
多碘离子的核
,
即

核

例
2 / 11
如
4 + 3
或
+ 3
。

一聚体、二

化学作用。直链淀粉与碘形成深蓝色配合物
,
支
链淀粉与碘的相
I2 II2 I3
EmxvxOtOco


聚体及三聚体都倾向于离解
,
而四聚体可作为形成多碘链的聚

互作用很弱形成紫
红色产物。

普通淀粉含直链淀粉较多故都呈

SixE2yXPq5


合核心。

形成蓝色配合物的直链淀粉的长度至少是
30
到
40
个

蓝色。
- -
葡萄糖单体
,
它提供一个空穴
,
其长度接近十一原子多碘链
,
碘

实践证明
,
直链淀粉
遇碘变蓝必须有

存在
,
并且

浓度
II- 5 - 1
淀粉的结构见图
5
。

越大
,
则显色
的灵敏度也越高。欲使碘在

2×10〃时出
m o lL
6ewMyirQFL


—
29
—



科技信息博士〃专家论坛



)
色
,
碘溶于油脂中
,
会使得液体呈现红至橙红色。另淀粉分子末



端单糖所含有的醛基也可被碘水氧化
,
使碘水褪色。所以淀粉遇



碘时会有出现颜色后又消褪的现象。
2
、实验条件该显色反应的影响



2. 1
淀粉与碘的浓度对显色反应的影响



淀粉溶液
:
用溶解性淀粉
(
化学纯
)
配制
1
、
5
、

??gL gL



10?、15?、20?
的淀粉溶液。
gL gL gL


碘溶液
:
称取
5
克碘

化

钾

于
100
水

中
,
分

别

配

制
1
、

?m l gL



5?、10?、20?、30?
的碘溶液。
gL gL gL gL


当碘溶液浓度为
10
用量为
0. 25
时
,
采用不同浓度

?, gL m l



的淀粉溶液进行实验
,
结果见表
1
。



表
1
()
淀粉和碘产生的颜色与淀粉链的长短有关
,
淀粉
C
5H
10O
5
n
() gL
溶
液颜色淀粉溶液浓度与用量

?
分子的长度与颜色有如下的关系
: 1
蓝紫色
2.
0
m
l
葡
3 / 11
萄糖单体的个数
: 5
蓝紫色
2. 0 m l 30
以上蓝色
10
蓝

色
2. 0 m l 30- 25
蓝
紫色
15
深蓝色
2.
0
m
l
20-
15
紫红色
20
深蓝色
2.
0
m
l
8
红色
12-
kavU42VRUs


可见, 10g?L 淀粉溶液
2. 0m l
与

10g?L 碘溶液
0. 25m l
反

无色
6- 4
y6v3ALoS89


应
,
特征性蓝色明显。
(
淀粉卷曲的葡萄糖单体
30
个以上为蓝色
,
分子长度

葡萄



当淀粉溶液浓度为

10?
用量
2. 0
时
,
用不同浓度碘溶
, gL m l )
糖单位降低由
蓝色向红色变化
,
由此我们很易理解支链淀粉遇

M2ub6vSTnP


液进行实验
,
结果见表
2
。
()
碘为紫红色
540
是由于分子长度短的缘故。当葡
萄糖单

Κ
m ax nm
0YujCfmUCw


表
2
位数少于
6
个便不显色
,
如直链淀粉长度降至少于
6
个葡萄糖



()
单体
,
则没有明显的蓝色
,
即变色点消失。

经常用淀粉检验碘时

碘溶液浓
度与用量

溶液颜色
?gL
eUts8ZQVRd


有时出现的不是蓝色
,
而是蓝紫色或紫红色也与淀粉分子长度

深紫色
1
0.
25
m
l


有关。这种情况的发生主要是由于使用的淀粉配制时间较长
,
直

深紫色
5 0. 25m
l


链淀粉慢慢水解
,
至使降解产物螺旋体中葡萄糖单体数减少
,
使
10
蓝

色
0.
25m
l
碘的蓝色消失而呈现紫红色
,
表现为一般碘在非极性碳氢化合
20
蓝紫色
0. 25m
l
sQsAEJkW5T


物溶剂的颜色。

由此可见
,
用淀粉检验碘时为保证实验效果
,
最
30
蓝褐色
0.
25 m l
好用新配制的淀粉溶液切不要用旧试剂。
, 10gL
的碘溶液
0. 25m l
与

10gL
的淀粉溶液
2. 0m l
可见
??1. 4 淀粉遇碘出现颜色后又立即消退原因

天然
淀粉中肯定反应特征性蓝色明显。

含有油脂
,
且不同的植物
,
其淀粉中油脂的
()
溶

4 / 11
解性淀粉

化学纯中含少量支链淀粉和其它杂质
,
会给
(
含量有所不同。

我们知道
,
油脂是有碘值的

即能与碘反应褪

实验结果观察带来干扰。

但是还有另一个原因
:
GMsIasNXkA


系可表示如下
:
碘化钾的作用在于增大碘在水中的溶解度
,
此时碘溶液呈



棕红色
,
根据以上平衡原理可以解释为
:
若

溶液相对过量
, K I I2


溶解度增大
,
与

生成棕红色的配合物

。

当

与淀粉作
K I I2 K I3I2


用时
,
平衡向左移动
,
棕红色逐渐褪去
,
但过剩的

会混在淀
K I3


为什么淀粉、
-
溶液具有可逆热色性呢
?
我们可解释
I2 K
I
粉和碘溶液中
,
从
而干扰了溶液蓝色的观察
,
常看到蓝色或蓝紫

TIrRGchYzg


为
:
如前所述淀粉分为直链淀粉和支链淀粉
,
直链淀粉是淀粉中

色。若淀粉浓度
过大
,
与

结合完全
,
平衡向左移动
,
多卤化
I2 K I3
7EqZcWLZNX


使碘显蓝色的部分。

直链淀粉并不是朝一个方向伸展的直线状

物浓度降低
,
棕
红色褪去
,
溶液蓝色明显。若碘含量过高
,
溶解不

lzq7IGf02E


结构
,
而是由分子内的氢键使键卷曲成螺旋状的立体结构。螺旋

完全
,
则单质碘
的黑紫色会干扰溶液的颜色
,
从而出现蓝中带褐
3- - ) (
中有一定的空腔
, I3
或多碘离子的核

即
I
核
-
钻入空腔
,
蓝
11
色或深褐色。

zvpgeqJ1hk


色就是淀粉的螺旋状空腔与碘分子相互作用产生的。

加热溶液
2. 2
温度对显色
反应的影响



淀粉受热螺旋状结构被破坏
,
碘分子从空腔中跑出来
,
蓝色就消

取一试管
,
在其
中加入
20
滴配制好的
-
溶液
,
再加
1 I2 K I
NrpoJac3v1


失了。

冷却时淀粉又形成螺旋状结构后
,
碘分子又钻入空腔
,
溶

滴新制淀粉溶
液
,
可以看到溶液变蓝色
;
然后将试管置于水浴中

1nowfTG4KI
5 / 11