老話新說—碘與淀粉的顯色反應

文章編號：1005－6629(2008)05－0011－02中圖分類號：G633.2 文獻標識碼：C

1 問題提出

碘與淀粉的顯色反應是檢驗碘或淀粉的驗證性實驗。近年來許多中學化學教材對該實驗進行了介紹，但都局限于簡單實驗現象的說明，筆者用市售的碘水和自制的飽和碘水分別與等量淀粉反應，在實驗中發現，其顯色用量、顯色時間明顯不同，在此基礎上，定量地探究了影響碘淀粉顯色的其他一些因素，從而為增進碘淀粉顯色實驗的演示效果提供了具有一定價值的理論參考。

2 碘與淀粉反應條件的探究過程

2.1 碘酒或碘水中I3-含量對顯色的影響

市售的碘酒中都加了一定量的KI，由于反應I2 +I-=I3-的存在，所以市售的碘酒中含有更多的碘單質，顏色上更深一些。實驗中發現市售碘酒與淀粉反應效果更加明顯，用量更加少，顯色更加迅速。

配制1mol/L的KI溶液，取三支試管編號①、②、③，分別加入10滴飽和碘水，2滴2%的淀粉溶液，在②號試管里加入1滴KI溶液，③號試管里加入20滴KI溶液。將三支試管顏色進行對比發現，從①號試管到③號試管顏色逐漸加深。①號試管為淺藍色，②號試管為深藍色，其中③號試管呈現的是很深的藍紫色。

2.2 溶液溫度對顏色的影響

取4支小試管，分別加飽和碘水10滴、2%的淀粉溶液3滴，水5mL，將其中三支用水浴加熱。三只水浴鍋，加熱的時間每隔5分鐘開始一個。發現隨著溫度的升高，顏色逐漸變淺，直到完全褪色，完全褪色的溫度是65℃。

2.3 溶液酸堿度對顯色的影響

取三只小試管，編號①、②、③分別加入飽和碘水10滴，2%的淀粉溶液5滴，水5毫升，在②號試管中補加1mol·L-1的鹽酸溶液5滴，③號試管中補加0.1mol·L-1的鹽酸10滴。

發現藍色深淺不一，②試管顏色最深，其次是③號試管，①號試管最淺。進一步用1比4的硫酸酸化（④號試管）同樣做上述實驗，發現其顏色的深淺與②基本保持一致。（通過計算可得：①號試管的pH=7；②號試管的pH=1.6③號試管的pH=2.3。）筆者還發現，將這四支顯色的試管靜置一個星期后，其中①和③號試管完全褪色，而②和④號試管則顏色變淡，而④號試管的顏色要深于②號試管。

將1mol·L-1的氫氧化鈉溶液分別稀釋。取五支小試管編號①、②、③、④、⑤。分別加入10滴飽和碘水，1滴2%的淀粉溶液，10毫升水，控制①號試管的pH=8；②號試管的pH=9；③號試管的pH=10；④號試管的pH=12；⑤號試管的pH=13。結果發現當pH達到9以上時，藍色就會完全褪去。

3 實驗結果探討

淀粉是由許多葡萄糖分子聚合成的天然高分子化合物。分子式為(C6H10O6)n。普通淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉分子量較小，溶于熱水，又稱可溶性淀粉，約占淀粉的10%～20%。直鏈淀粉盤旋成螺旋狀，整個長的螺旋鏈在水溶液中可以形成一條管道。常認為直鏈淀粉與碘反應呈現藍色。支鏈淀粉分子量比直鏈淀粉大的多，不溶于熱水，約占淀粉的80%～90%。常認為支鏈淀粉與碘反應呈現紅棕色。

在實驗中，筆者發現淀粉與碘的顯色深淺不僅僅與碘和淀粉的濃度有關，還和碘離子的含量有關。在同樣量的淀粉和碘中，加入不等量的碘離子，顏色深淺不一，碘離子含量多的顏色較深，當碘離子的量達到一定程度時，顏色向著紫色偏移。因此，筆者認為碘與淀粉的作用是先由I2和I-作用生成I3-，然后I3-套入直鏈淀粉的螺旋狀中形成藍色配合物。 隨著I-量增加，I3-與支鏈淀粉也會作用，使得顏色開始向紫色偏移。當沒有加入碘離子時，碘離子則主要來源于：I2+H2O=I-+2H++IO-; 所以筆者認為顯色的包合物是I3-進入了淀粉螺旋環中，從而影響了吸光度，并且當I-量增加到一定值時，吸光度發生了偏移，更偏向于吸收長波，所以有紫色出現。

當升高溫度時，包合物受熱分解，所以藍色消失。但是當溫度恢復到室溫時，藍色再次出現，只是顏色變淡了，這主要是因為一方面升高溫度使淀粉的水解加劇，淀粉量減少，另一方面I2受熱揮發，單質碘量減少，這些都會使顏色變淡。

加堿藍色消失是因為在堿性條件下，淀粉易發生水解反應；此外，單質I2在堿性條件下也會發生下述反應：3I2+60H-= 5I-+IO3-+3H2Ｏ

所以碘淀粉反應將不再存在，顏色將會消失不再恢復。

從實驗顯示酸對淀粉的顯色反應具有一定的催化作用，筆者通過實驗得到大約在pH略小于2時酸的催化作用達到最大，再小將保持不變。一個星期后其中①和③號試管完全褪色主要是因為空氣中的細菌將淀粉完全分解造成的，而②和④號試管由于酸度大，抑制了細菌的生長，只有部分淀粉水解或是被分解，所以顏色變淡了。

4 結語

綜上所述，筆者認為碘與淀粉的顯色反應是由I3-離子套入淀粉的螺旋環中得到一藍色的包合物，這一包合物的形成過程受到很多因素的影響，通過對外界條件的控制可以控制包合物的形成速度和吸光度。通過對一系列影響因素的探究，讓我們可以更好的控制該實驗過程，保證該實驗在各種條件下的成功。

參考文獻：

[1]楊桂林，徐德貴.對碘—淀粉化合物名稱劃分的解析[J]. 吉林師范學院學報.1995，p51-53.

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