氢氧化钠浓度对维生素C直接碘量法测量实验影响的研究*
2020-07-26李金桃杜凯欣陈健辉
李金桃 杜凯欣 陈健辉
(广州大学生命科学学院 广东广州 510006)
人教版生物7年级下册第2 章第1 节“食物中的营养物质”,以“长时间无法摄入维生素C 的水手患坏血病,从而发现维生素C”的故事引入维生素的作用。在北师大版生物7年级下册第8 章第1 节中,教材设计了维生素C 的检测实验,以及探究食物中的营养成分的实验活动。虽然教材中对于食物中维生素的探究活动难度降低了,只提及可利用直接碘量法原理测定维生素C 的存在,但有条件的学校可深入开展食物中维生素C含量的测定实验,培养学生设计实验、关注维生素C在不同种类水果的含量差异。
维生素C 是一种多羟基化合物,由于很容易解离出H+,又称为抗环血酸。维生素C 可溶于水,普遍存在人体内,可通过摄食水果补充维生素C,维生素C 在人体内具有很强的抗氧化能力,能消除自由基、促进胶原合成,因此,体内维生素不足,会引起坏血症[1]。维生素C 具有很强的还原性,暴露在空气中很容易被氧化为脱氢维生素C,利用碘能将维生素C 氧化为脱氢维生素C,甚至继续氧化生成二酮古乐糖酸(C6H8O7)。在酸性溶液中,碘不易被氧化[2],且碘能与淀粉起颜色反应,碘遇淀粉变蓝;而维生素C 不与淀粉反应,淀粉作为滴定终点指示剂,其滴定反应式为:C6H8O6+3I2=C6H6O6+2HI。直接碘量法操作简单、试剂易得,有良好的效果[3],因此利用直接碘量法测定维生素C 是中学开展相关实验的好方法。
但在操作过程中也会发现:由于使用NaOH浓度及用量的不同,导致实验结果有差异。为此,本研究利用直接碘量法的原理,设计在其他条件不变的情况下,探究维生素C 在滴加不同浓度的NaOH 溶液下,耗碘量的变化。
1 实验试剂
1%碘-碘化钾液、1%淀粉液、1 mg/mL 维生素C、100 mg/mL 氢氧化钠溶液。
2 实验结果与分析
配制浓度为100 mg/mL 的NaOH 溶液作为母液,分别配制浓度为5 mg/mL、7.5 mg/mL、10 mg/mL、20 mg/mL、30 mg/mL、40 mg/mL、50 mg/mL、60 mg/mL、70 mg/mL、80 mg/mL、90 mg/mL、100 mg/mL 的NaOH 溶液。
取2 mL 1 mg/mL 的维生素C 液于试管中,滴加5 滴1%淀粉液(滴管出口大小为20 滴/mL,下同),摇匀,滴入5 滴上述不同浓度的NaOH 溶液(编号为1~12),摇匀。边用碘液滴定边摇晃试管,直至溶液变蓝维持30 s 不褪色,记录耗碘量。重复5 次实验。数据如表1、图1。
表1 滴加不同浓度NaOH 溶液的耗碘量
图1 滴加不同浓度NaOH 溶液的耗碘量折线图
由图1可知,1~4 号的耗碘量曲线趋势平缓,平均耗碘量是0.76 mL,方差S2=0.003,说明NaOH溶液浓度为5 mg/mL、7.5 mg/mL、10 mg/mL、20 mg/mL 4 种浓度时,所滴加的NaOH 量对碘的消耗微乎其微,可忽略不计,此5~20 mg/mL 浓度范围的NaOH 对直接碘量法测量维生素C 含量的实验影响较小。滴加碘液后,碘先与维生素C 反应生成脱氢维生素C,待试管中维生素C 反应完后,再滴加稍过量的碘液,碘即与淀粉发生显色反应。
当NaOH 溶液浓度为30 mg/mL 时,耗碘量为1.18 mL,比4 号浓度20 mg/mL 耗碘量增多,并且在5~12 号中,随着NaOH 溶液浓度呈梯度增加,耗碘量也增加,通过Excel 计算,线性回归方程为y=0.3819x+0.6964,R2=0.985,说明实验5~12号的数据符合线性相关关系。由此可得结论,在NaOH 溶液浓度为30 mg/mL 以上时,NaOH 与碘发生反应,反应式为:
6NaOH+3I2=5NaI+NaIO3+3H2O
滴加碘液后,碘与NaOH 反应生成碘化钠和碘酸钠,消耗部分碘液,碘再与维生素C 反应生成脱氢维生素C,直至溶液中NaOH 和维生素C被完全反应,再滴加的碘液与淀粉发生显色反应。从浓度30 mg/mL NaOH 溶液开始,随着NaOH 溶液浓度越来越高,NaOH 与碘发生反应,整个实验消耗碘量越来越多,呈正比例关系。
3 小结
利用直接碘量法,研究NaOH 溶液的浓度、滴加的量对测定维生素C 的影响说明:低浓度的NaOH 溶液对碘的影响较小,可忽略不计;当NaOH溶液浓度为30 g/mL 时,随着NaOH 溶液浓度升高,NaOH 会与碘发生反应,消耗碘量越多。因此,用直接碘量法测定果蔬中维生素C 含量,NaOH溶液应该使用5~20 mg/mL 范围内的浓度为宜;维生素C 应当保存在低温、避光条件下,碘液应保存在棕色瓶中、常温保存。