對兩篇涉及雙縮脲試劑使用文章的討論
2010-04-29 00:00:00王源
中學(xué)生物學(xué) 2010年5期
《生物學(xué)通報》2009年第7期上一篇文章：“細(xì)胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”模擬實驗的改進(jìn)探究。筆者非常欣賞作者在新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)理念指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行的改進(jìn)。但在原文2.2中有這樣的一段敘述：“配制雙縮脲試劑：取較大的試管，加入雙縮脲試劑B(0.05g/mL CuSO4)2mL，逐滴加入雙縮脲試劑A(0.1g/mL NaOH)開始觀察到藍(lán)色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。稍偏堿性，即配制成雙縮脲試劑”(《生物學(xué)通報》2009年07期P38)。
1 對該篇文章此處描述的疑問
1.1 對雙縮脲試劑的配制濃度疑問
筆者查閱了人教版、蘇教版、浙科版高中教材《生物1》，發(fā)現(xiàn)人教版、蘇教版中雙縮脲試劑A液都是質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1g/mL NaOH溶液，B液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01g/mLCuSO4溶液。浙科版未提到濃度。也查閱了一些高等教材，都跟高中教材濃度一樣。原文中0.05g/mLCuSO4恰好是斐林試劑乙液的濃度，此處雙縮脲試劑B的濃度是否有不當(dāng)?
1.2 對雙縮脲試劑的加液順序疑問
幾種教材中給的雙縮脲加液順序都是先加A液1mL(蘇教版2mL)，搖勻，再加B液4滴，搖勻。觀察顏色變化。而原文中是先加B，再逐滴加入A，且對現(xiàn)象描述是開始觀察到藍(lán)色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。按作者敘述進(jìn)行試驗，沉淀并不溶解，只是隨著NaOH溶液的量越來越多。沉淀被稀釋。從化學(xué)角度分析，氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)會出現(xiàn)三種情況，如果氫氧化鈉較少，會生成堿式硫酸銅沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)式：4CuSO4+6NaOH=Cu4(OH)6SO4↓+3Na2SO4；如果氫氧化鈉適當(dāng)，會生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4；如果氫氧化鈉大大過量且較濃(≥40％)，會生成四羥基合銅酸鈉溶液和硫酸鈉，反應(yīng)式：4NaOH+2uSO4=NaO2Cu(OH)4+NaO2O4。四羥基合銅酸鈉是一種相當(dāng)不穩(wěn)定的藍(lán)白色物質(zhì)，難溶于水，它只有在堿性條件下才能存在，溶液稀釋后，它即分解成氫氧化銅和氫氧化鈉，反應(yīng)式：Na2Cu(OH)4=2NaOH+Cu(OH)O2↓，在久置之后，會發(fā)生相同的分解反應(yīng)。判斷此處藍(lán)色絮狀沉淀是不會溶解的，學(xué)生也不能理解氫氧化銅沉淀溶解的原因，中學(xué)中氫氧化銅是被作為堿性氫氧化物的，高中學(xué)生只要求知道氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉。
2 其他相關(guān)問題的探究
關(guān)于雙縮脲試劑的A液、B液配制濃度和加液順序，也有文章討論過，如《生物學(xué)通報》2007年第7期中“再談斐林試劑和雙縮脲試劑的應(yīng)用”一文，認(rèn)為在試驗中“只要注意用量，斐林試劑和雙縮脲試劑加入的順序和互用都不影響試驗結(jié)果”。為弄清情況，筆者也對該問題進(jìn)行了一系列探究和分析。
2.1 實驗探究
用蛋清稀釋液、0.1g/ml NaOH、0.01 g／mLCuSO4、0.05g/ml CuSO4做以下探究實驗(表1、表2)
2.2 實驗分析和結(jié)論
從表1可以看出使用0.01g/ml CuSO4，在CuSO4量少的情況下，最后溶液都變成紫色，如果CuSO4量大，跟NaOH等體積(4號管)，則最后在紫色溶液中會有大量沉淀。先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍(lán)色渾濁變成紫色。而按課本介紹先加NaOH后加CuSO4(1號管)，溶液直接變紫色。
從表2可以看出使用0.05g/mL CuSO4，即用斐林試劑鑒定蛋白質(zhì)時，最終溶液中都出現(xiàn)藍(lán)色絮狀沉淀，且CuSO4用量越多(4號管)，溶液中藍(lán)色絮狀沉淀量越多。用4滴CuSO，與NaOH混合(3號管)要比先加NaOH(1號管)或者先加CuSO4時(2號管)，沉淀量大。且先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍(lán)色渾濁變成紫色。
以上各組實驗現(xiàn)象分析，雖然用不同濃度，不同加液順序的氫氧化鈉、硫酸銅都可以發(fā)生紫色反應(yīng)。但實驗現(xiàn)象最明顯的、最有利于學(xué)生觀察的還應(yīng)按教材給出的濃度和順序進(jìn)行操作，否則就會出現(xiàn)中間現(xiàn)象或最后有大量沉淀影響實驗結(jié)果和學(xué)生的觀察。雙縮脲的配制和使用還是教材中所給的濃度和加液順序最恰當(dāng)。對兩篇涉及雙縮脲試劑使用文章的討論
王 源
《生物學(xué)通報》2009年第7期上一篇文章：“細(xì)胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”模擬實驗的改進(jìn)探究。筆者非常欣賞作者在新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)理念指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行的改進(jìn)。但在原文2.2中有這樣的一段敘述：“配制雙縮脲試劑：取較大的試管，加入雙縮脲試劑B(0.05g/mL CuSO4)2mL，逐滴加入雙縮脲試劑A(0.1g/mL NaOH)開始觀察到藍(lán)色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。稍偏堿性，即配制成雙縮脲試劑”(《生物學(xué)通報》2009年07期P38)。
1 對該篇文章此處描述的疑問
1.1 對雙縮脲試劑的配制濃度疑問
筆者查閱了人教版、蘇教版、浙科版高中教材《生物1》，發(fā)現(xiàn)人教版、蘇教版中雙縮脲試劑A液都是質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1g/mL NaOH溶液，B液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01g/mLCuSO4溶液。浙科版未提到濃度。也查閱了一些高等教材，都跟高中教材濃度一樣。原文中0.05g/mLCuSO4恰好是斐林試劑乙液的濃度，此處雙縮脲試劑B的濃度是否有不當(dāng)?
1.2 對雙縮脲試劑的加液順序疑問
幾種教材中給的雙縮脲加液順序都是先加A液1mL(蘇教版2mL)，搖勻，再加B液4滴，搖勻。觀察顏色變化。而原文中是先加B，再逐滴加入A，且對現(xiàn)象描述是開始觀察到藍(lán)色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。按作者敘述進(jìn)行試驗，沉淀并不溶解，只是隨著NaOH溶液的量越來越多。沉淀被稀釋。從化學(xué)角度分析，氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)會出現(xiàn)三種情況，如果氫氧化鈉較少，會生成堿式硫酸銅沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)式：4CuSO4+6NaOH=Cu4(OH)6SO4↓+3Na2SO4；如果氫氧化鈉適當(dāng)，會生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4；如果氫氧化鈉大大過量且較濃(≥40％)，會生成四羥基合銅酸鈉溶液和硫酸鈉，反應(yīng)式：4NaOH+2uSO4=NaO2Cu(OH)4+NaO2O4。四羥基合銅酸鈉是一種相當(dāng)不穩(wěn)定的藍(lán)白色物質(zhì)，難溶于水，它只有在堿性條件下才能存在，溶液稀釋后，它即分解成氫氧化銅和氫氧化鈉，反應(yīng)式：Na2Cu(OH)4=2NaOH+Cu(OH)O2↓，在久置之后，會發(fā)生相同的分解反應(yīng)。判斷此處藍(lán)色絮狀沉淀是不會溶解的，學(xué)生也不能理解氫氧化銅沉淀溶解的原因，中學(xué)中氫氧化銅是被作為堿性氫氧化物的，高中學(xué)生只要求知道氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉。
2 其他相關(guān)問題的探究
關(guān)于雙縮脲試劑的A液、B液配制濃度和加液順序，也有文章討論過，如《生物學(xué)通報》2007年第7期中“再談斐林試劑和雙縮脲試劑的應(yīng)用”一文，認(rèn)為在試驗中“只要注意用量，斐林試劑和雙縮脲試劑加入的順序和互用都不影響試驗結(jié)果”。為弄清情況，筆者也對該問題進(jìn)行了一系列探究和分析。
2.1 實驗探究
用蛋清稀釋液、0.1g/ml NaOH、0.01 g／mLCuSO4、0.05g/ml CuSO4做以下探究實驗(表1、表2)
2.2 實驗分析和結(jié)論
從表1可以看出使用0.01g/ml CuSO4，在CuSO4量少的情況下，最后溶液都變成紫色，如果CuSO4量大，跟NaOH等體積(4號管)，則最后在紫色溶液中會有大量沉淀。先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍(lán)色渾濁變成紫色。而按課本介紹先加NaOH后加CuSO4(1號管)，溶液直接變紫色。
從表2可以看出使用0.05g/mL CuSO4，即用斐林試劑鑒定蛋白質(zhì)時，最終溶液中都出現(xiàn)藍(lán)色絮狀沉淀，且CuSO4用量越多(4號管)，溶液中藍(lán)色絮狀沉淀量越多。用4滴CuSO，與NaOH混合(3號管)要比先加NaOH(1號管)或者先加CuSO4時(2號管)，沉淀量大。且先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍(lán)色渾濁變成紫色。
以上各組實驗現(xiàn)象分析，雖然用不同濃度，不同加液順序的氫氧化鈉、硫酸銅都可以發(fā)生紫色反應(yīng)。但實驗現(xiàn)象最明顯的、最有利于學(xué)生觀察的還應(yīng)按教材給出的濃度和順序進(jìn)行操作，否則就會出現(xiàn)中間現(xiàn)象或最后有大量沉淀影響實驗結(jié)果和學(xué)生的觀察。雙縮脲的配制和使用還是教材中所給的濃度和加液順序最恰當(dāng)。
