基于传感器技术的西地碘含片中碘分子含量测定

王帼君

摘要：针对教材中的海带提碘实验做了拓展和延伸，利用氧化还原电势传感器和滴数传感器测定了西地碘含片中碘分子的含量，进一步加深学生对氧化还原反应原理的认识和理解，提高了学生的实验能力。同时，该实验巧妙将药物含量测定和化学实验相结合，拓宽了高中定量实验的范围和内容。

关键词：西地碘含片;碘分子;硫代硫酸钠;氧化还原电位;滴数传感器;含量测定

文章编号：1008-0546（2020）01-0096-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.028

碘是人类发现的第二个人体必需的微量元素，它是甲状腺素的重要成分，具有重要的生理功能。碘也是制造无机或有机碘化物的基本原料，在医药、农业、燃料、冶金、化工、食品、合成橡胶、国防及尖端技术等方面有广泛用途。其中，碘在医药中的应用与人们的生活最为密切。它可以用作消毒剂，如碘酒、碘仿;也可以用于防治地方性甲状腺肿，如碘化钾片;还可以用于抗心律失常，如乙胺碘呋酮片。而西地碘含片作为家庭必备用药，在含化的过程中释放出来的“活性碘分子”能直接清除咽喉部位的细菌、病毒、芽孢等致病微生物，起到快速杀菌消炎的作用，可以有效治疗多种口腔咽喉类疾病。

基于碘和人体健康之间的密切联系，上海高一化学教材中设置了“从海带中提取碘”的实验。教材中对该实验的设计是一个定性实验，没有涉及碘含量的测定方法。本文以西地碘含片为实验对象，利用传感器技术设计了测定碘元素含量的实验，作为对教材实验的拓展和补充。

一、实验原理

西地碘含片中主要成分为分子碘，制药时按每片1.5毫克碘分子投料。取药品适量，加入碘化钾、水和稀醋酸溶液溶解。碘化钾可以防止碘的挥发，增大碘在水中的溶解度;稀醋酸则为硫代硫酸钠和碘反应提供弱酸性环境;最后用硫代硫酸钠标准溶液滴定处理好的样品溶液。硫代硫酸钠标准溶液滴定碘分子的反应是氧化还原反应，如公式1-1所示，同一种物质的氧化态和还原态形成氧化还原电对，电对在溶液中会产生电极电势，因此可以用“氧化还原电势传感器”来测定滴定过程中的电极电势。用硫代硫酸钠标准溶液滴定西地碘含片样品溶液时，ORP电极测量的电势将迅速下降，形成突跃。通过滴数传感器可以得到反应终点时消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，根据硫代硫酸钠标准溶液的浓度和体积，测得西地碘含片中碘分子的含量。

二、实验仪器及试剂

1.实验仪器

数据采集器（vernier）、滴数传感器（vernier）、氧化还原电势传感器（vernier）、磁力搅拌器、电子天平、移液管、量筒、烧杯、研钵。

2.实验试剂

西地碘含片（北京华素制药股份有限公司，规格：1.5毫克/片）、碘化钾（AR）、10%稀醋酸（AR）、硫代硫酸标准溶液0.01026mol·L^-1（上海玻尔化学试剂有限公司定量分析标准溶液）、纯水。

三、实验操作步骤

1.滴数传感器校准

（1）连接滴数传感器与数据采集器;

（2）在配套滴液器内注入20mL纯水，固定滴液器并将滴液器的滴头对准滴数传感器的感应区域;

（3）调节滴液速度;

（4）在滴数传感器的感应区域下方放置10mL量筒，要确保滴下的液体可以准确滴入量筒中;

（5）点击数据采集器的“校准”按钮，同时打开滴液器开关;

（6）当量筒内液体接近9mL时，关闭滴液器开关，取出量筒准确读数，并在“校正值”框中输入读数。

2.待测样品处理

（1）取西地碘含片20片，精密称定，计算平均片重;

（2）在研钵中研细，称取约相当于碘10mg的样品于200mL烧杯中，加碘化钾0.5克、水150mL、10%稀醋酸10mL，搅拌使其溶解。

3.待测样品中碘分子含量测定

（1）连接好数据采集器和氧化还原电势传感器;

（2）在滴液器中注入硫代硫酸钠标准溶液;

（3）将装有待测样品的烧杯置于磁力搅拌器上，将氧化还原电势传感器插入样品溶液中;

（4）打开磁力搅拌器开关，点击数据采集器的“采集”按钮;

（5）打开滴液器开关，让硫代硫酸钠标准溶液逐滴滴入烧杯中，数据采集器自动记录数据;

（6）通过滴定终点时硫代硫酸钠的消耗体积，计算得出待测样品溶液中碘分子的含量，继而可以算出每片西地碘含片中碘分子的含量。

4.实验数据分析和处理

图1和图2为硫代硫酸钠标准溶液滴定西地碘含片样品溶液的电极电势随体积变化的滴定曲线。通过读取数据可以得知，反应溶液中初始的电势值分别为360.4mV和365.6mV。隨着硫代硫酸钠标准溶液的滴入，电势开始缓慢下降，当硫代硫酸钠标准溶液滴入量达到5mL和7mL左右时，电势迅速下降，此时曲线产生突跃，直到反应结束，电势又趋于平稳，最终分别达到末电位191.9mV和210.9mV。

分别对数据进行拟合求导，得到如图3和图4所示的导数曲线，取导数的极值为滴定终点，即可得到滴定终点时所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，通过计算，可以求出西地碘含片中碘分子的含量，如表1所示。

四、实验结果讨论

本实验的样品为北京华素制药股份有限公司出品的西地碘含片，说明书上的标示量为“每片含碘分子1.5毫克”。本实验中测得西地碘含片中每片平均含量为1.28毫克，占标示量的百分比为85.3%。根据《中国药典》（2015年版）中的规定：本品含活性碘应为标示量的85.0%～115.0%，因此实验数据有效。

五、实验意义

本实验应用氧化还原电势传感器和滴数传感器测定西地碘含片中碘分子含量，使氧化还原反应由抽象变成直观，加深了学生对化学现象和化学原理的理解和应用。数字化实验的介入，在滴定过程中通过测量电极电势的变化来确定滴定终点，可以避免待测液本身的颜色干扰，甚至可以不用指示剂进行滴定操作，有效解决了学生在传统滴定操作时的误差问题;而化学实验技术在药物分析中的应用又拓宽了学生的视野和知识面，为定量实验开辟了新的途径，作为高中化学教材实验的拓展和补充具有积极意义。