渗析、蛋白质及淀粉性质的综合实验设计

冯德国，刘雄

（云南师大附中，云南昆明650000）

渗析在生产、生活、医疗方面具有很强的现实意义，通过利用鸡蛋薄膜来演示其基本原理，既增强了学习的趣味性，又让学生明白知识来源于生活并改善生活。

1 实验材料

生鸡蛋若干个、500 mL烧杯1只、100 mL烧杯4只、试管若干、10 mL量筒、酒精灯、蒸发皿、坩埚钳、泥三角、激光笔、1 mol/L盐酸、1 mol/L氯化钡、1 mol/L硫酸钠、硫氰酸钾溶液、1 mol/L氯化铁、淀粉溶液、碘水、浓硝酸、1 mol/L硫酸铜溶液、1 mol/L硝酸银溶液、1 mol/L碳酸钠溶液、1 mol/L氢氧化钠溶液、浓硫酸，配制所用药品纯度为分析纯。

2 实验方法

2.1 渗析半透膜制取

（1）取一生鸡蛋，在一端先用坩埚钳敲出一个小缝，然后用泥三角钻一个小洞，洞不可太大（见图1），要求蛋清蛋黄分开。

（2）将蛋清置于100 mL烧杯中备用。

（3）将完整的蛋壳清洗干净。

（4）量取约40 mL的盐酸于100 mL烧杯中，将完整的蛋壳放入，蛋壳底部约1/3能够接触到盐酸（为防止鸡蛋壳漂浮起来，可以在壳内加适量水）。每隔1 min左右拿出蛋壳冲洗底部，再次浸泡，反复操作，直到底部的硬壳变软（见图2）。

图1 带孔的蛋壳

图2 浸泡后的蛋壳

2.2 渗析实验

（1）渗析前清洗制作好的蛋壳半透膜。

（2）排除干扰：检验自来水中是否含有硫酸根离子（取少量的自来水于试管中加入稀盐酸酸化的氯化钡溶液，无白色沉淀生成，则表明自来水中不含硫酸根离子）。

（3）在一个50 mL的小烧杯内盛适量的蒸馏水。

（4）在制成的蛋壳半透膜中小心装入氯化钡溶液、硫氰酸钾溶液和淀粉溶液，将其置于装有适量蒸馏水的50 mL烧杯中（见图3）。

图3 渗析实验装置

（5）5 min后取出蛋壳半透膜，取3份烧杯中的溶液于试管中，分别加入硫酸钠、氯化铁与碘水。

（6）观察并记录实验现象：加入硫酸钠的试管产生白色沉淀；加入氯化铁的试管溶液由无色变为血红色；加入碘水的试管无明显现象。说明钡离子、三价铁离子能通过半透膜扩散到水溶液中，淀粉不能通过半透膜扩散到水溶液中。

3 鸡蛋清的综合利用

（1）蛋白质的气味实验：取适量的蛋清液于蒸发皿中，加热，烧焦后可以闻到烧焦羽毛的气味。

（2）蛋白质的颜色实验：取3 mL蛋清于试管中，加入2～3滴浓硝酸，再进行水浴加热，观察到蛋清液由乳白色变为淡黄色。

（4）蛋白质盐析与变性：取适量蛋清液于3支试管中，分别加入3～4滴硫酸铜溶液、3～4滴硝酸银溶液、1～2滴管的碳酸钠溶液，观察实验现象。可以观察到：加入硫酸铜溶液的蛋清液产生蓝色的絮状物，加入水之后振荡絮状物不消失；加入硝酸银溶液的蛋清液产生白色絮状物，加水后振荡絮状物不消失；加入碳酸钠溶液的试管中的蛋清液产生白色絮状物，加水后振荡絮状物消失。通过对比实验，区别蛋白质的盐析与变性。

（5）蛋白质溶液的丁达尔效应：用激光笔照射鸡蛋清时出现光亮的通路。说明蛋清是一种胶体。

4 淀粉的综合利用

（1）淀粉溶液的配制：取一勺淀粉溶解于100 mL烧杯中，加入40 mL自来水，备用。

（2）淀粉溶液的丁达尔效应：用激光笔照射淀粉溶液时出现光亮的通路。说明稀的淀粉溶液也是一种胶体。

（3）淀粉的鉴别：取3 mL配制好的淀粉溶液于试管中，加入适量的碘水，观察颜色变为蓝色。

（4）淀粉的水解及水解程度的判断。①淀粉的水解：向上述配制好的淀粉溶液中加入1～2 mL浓硫酸，持续加热10 min左右。②水解程度的判断：取两份水解液于试管中，第一份加碘水，第二份先加入适量的NaOH溶液，再加入新制的氢氧化铜溶液，然后用酒精灯加热；观察并记录实验现象，得出相应结论。

5 关于快速制作半透膜的探究

不同种类的酸对浸泡蛋壳制作半透膜的影响如表1所示。结果表明，在相同浓度下，盐酸制取半透膜的时间更短。

不同浓度的酸对浸泡蛋壳制作半透膜的影响如表2所示。结果表明，从实验时间、实验效果和实验安全角度考虑，水与盐酸（12 mol/L）的体积比为1∶3时进行实验，效果最好。

表1 不同种类酸对半透膜制取时间及效果的影响

表2 不同浓度盐酸对半透膜制取时间及效果的影响

6 结论

（1）针对教学环境、教学对象的不同，对制取鸡蛋壳半透膜实验中的盐酸浓度进行了探究，为后续实验环节的开展奠定了基础。（2）节约原料，充分发挥新课标下的绿色化学理念。在渗析实验的基础上，充分利用渗析原料，对蛋白质、淀粉的性质进一步进行探究，节约成本与原料，最大程度地挖掘出实验的可开发性。（3）充分体现了新课标下化学学科的核心素养。从证据推论到模型认知，从宏观认知到微观探析，让学生深刻地认识到胶体与溶液的本质区别，以及蛋白质和淀粉的性质，从而体会科学探究与创新意识对于研究未知事物的重要意义，深化自我价值，形成严谨求实的科学态度，养成低碳生活、保护环境的可持续发展观念。（4）充分利用统筹方法，最大程度提高实验的效率。在制备半透膜的过程，完全可以将蛋白质性质检验或者淀粉性质的检验实验提前进行，最大程度上开发出实验的可操作性以及可行性。（5）源于生活，高于生活。用学生易见的鸡蛋为原料，充分调动学生学习的积极性，帮助学生充分认识到化学与生活的密切关系，最大程度地培养学生的实际操作能力，同时帮助学生养成良好的生活习惯，让他们善于发现生活中的问题，并学会用理论知识对其进行解释。