基于傳感器技術的西地碘含片中碘分子含量測定

王幗君

摘要：針對教材中的海帶提碘實驗做了拓展和延伸，利用氧化還原電勢傳感器和滴數傳感器測定了西地碘含片中碘分子的含量，進一步加深學生對氧化還原反應原理的認識和理解，提高了學生的實驗能力。同時，該實驗巧妙將藥物含量測定和化學實驗相結合，拓寬了高中定量實驗的范圍和內容。

關鍵詞：西地碘含片;碘分子;硫代硫酸鈉;氧化還原電位;滴數傳感器;含量測定

文章編號：1008-0546（2020）01-0096-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.028

碘是人類發現的第二個人體必需的微量元素，它是甲狀腺素的重要成分，具有重要的生理功能。碘也是制造無機或有機碘化物的基本原料，在醫藥、農業、燃料、冶金、化工、食品、合成橡膠、國防及尖端技術等方面有廣泛用途。其中，碘在醫藥中的應用與人們的生活最為密切。它可以用作消毒劑，如碘酒、碘仿;也可以用于防治地方性甲狀腺腫，如碘化鉀片;還可以用于抗心律失常，如乙胺碘呋酮片。而西地碘含片作為家庭必備用藥，在含化的過程中釋放出來的“活性碘分子”能直接清除咽喉部位的細菌、病毒、芽孢等致病微生物，起到快速殺菌消炎的作用，可以有效治療多種口腔咽喉類疾病。

基于碘和人體健康之間的密切聯系，上海高一化學教材中設置了“從海帶中提取碘”的實驗。教材中對該實驗的設計是一個定性實驗，沒有涉及碘含量的測定方法。本文以西地碘含片為實驗對象，利用傳感器技術設計了測定碘元素含量的實驗，作為對教材實驗的拓展和補充。

一、實驗原理

西地碘含片中主要成分為分子碘，制藥時按每片1.5毫克碘分子投料。取藥品適量，加入碘化鉀、水和稀醋酸溶液溶解。碘化鉀可以防止碘的揮發，增大碘在水中的溶解度;稀醋酸則為硫代硫酸鈉和碘反應提供弱酸性環境;最后用硫代硫酸鈉標準溶液滴定處理好的樣品溶液。硫代硫酸鈉標準溶液滴定碘分子的反應是氧化還原反應，如公式1-1所示，同一種物質的氧化態和還原態形成氧化還原電對，電對在溶液中會產生電極電勢，因此可以用“氧化還原電勢傳感器”來測定滴定過程中的電極電勢。用硫代硫酸鈉標準溶液滴定西地碘含片樣品溶液時，ORP電極測量的電勢將迅速下降，形成突躍。通過滴數傳感器可以得到反應終點時消耗的硫代硫酸鈉標準溶液的體積，根據硫代硫酸鈉標準溶液的濃度和體積，測得西地碘含片中碘分子的含量。

二、實驗儀器及試劑

1.實驗儀器

數據采集器（vernier）、滴數傳感器（vernier）、氧化還原電勢傳感器（vernier）、磁力攪拌器、電子天平、移液管、量筒、燒杯、研缽。

2.實驗試劑

西地碘含片（北京華素制藥股份有限公司，規格：1.5毫克/片）、碘化鉀（AR）、10%稀醋酸（AR）、硫代硫酸標準溶液0.01026mol·L^-1（上海玻爾化學試劑有限公司定量分析標準溶液）、純水。

三、實驗操作步驟

1.滴數傳感器校準

（1）連接滴數傳感器與數據采集器;

（2）在配套滴液器內注入20mL純水，固定滴液器并將滴液器的滴頭對準滴數傳感器的感應區域;

（3）調節滴液速度;

（4）在滴數傳感器的感應區域下方放置10mL量筒，要確保滴下的液體可以準確滴入量筒中;

（5）點擊數據采集器的“校準”按鈕，同時打開滴液器開關;

（6）當量筒內液體接近9mL時，關閉滴液器開關，取出量筒準確讀數，并在“校正值”框中輸入讀數。

2.待測樣品處理

（1）取西地碘含片20片，精密稱定，計算平均片重;

（2）在研缽中研細，稱取約相當于碘10mg的樣品于200mL燒杯中，加碘化鉀0.5克、水150mL、10%稀醋酸10mL，攪拌使其溶解。

3.待測樣品中碘分子含量測定

（1）連接好數據采集器和氧化還原電勢傳感器;

（2）在滴液器中注入硫代硫酸鈉標準溶液;

（3）將裝有待測樣品的燒杯置于磁力攪拌器上，將氧化還原電勢傳感器插入樣品溶液中;

（4）打開磁力攪拌器開關，點擊數據采集器的“采集”按鈕;

（5）打開滴液器開關，讓硫代硫酸鈉標準溶液逐滴滴入燒杯中，數據采集器自動記錄數據;

（6）通過滴定終點時硫代硫酸鈉的消耗體積，計算得出待測樣品溶液中碘分子的含量，繼而可以算出每片西地碘含片中碘分子的含量。

4.實驗數據分析和處理

圖1和圖2為硫代硫酸鈉標準溶液滴定西地碘含片樣品溶液的電極電勢隨體積變化的滴定曲線。通過讀取數據可以得知，反應溶液中初始的電勢值分別為360.4mV和365.6mV。隨著硫代硫酸鈉標準溶液的滴入，電勢開始緩慢下降，當硫代硫酸鈉標準溶液滴入量達到5mL和7mL左右時，電勢迅速下降，此時曲線產生突躍，直到反應結束，電勢又趨于平穩，最終分別達到末電位191.9mV和210.9mV。

分別對數據進行擬合求導，得到如圖3和圖4所示的導數曲線，取導數的極值為滴定終點，即可得到滴定終點時所消耗的硫代硫酸鈉標準溶液的體積，通過計算，可以求出西地碘含片中碘分子的含量，如表1所示。

四、實驗結果討論

本實驗的樣品為北京華素制藥股份有限公司出品的西地碘含片，說明書上的標示量為“每片含碘分子1.5毫克”。本實驗中測得西地碘含片中每片平均含量為1.28毫克，占標示量的百分比為85.3%。根據《中國藥典》（2015年版）中的規定：本品含活性碘應為標示量的85.0%～115.0%，因此實驗數據有效。

五、實驗意義

本實驗應用氧化還原電勢傳感器和滴數傳感器測定西地碘含片中碘分子含量，使氧化還原反應由抽象變成直觀，加深了學生對化學現象和化學原理的理解和應用。數字化實驗的介入，在滴定過程中通過測量電極電勢的變化來確定滴定終點，可以避免待測液本身的顏色干擾，甚至可以不用指示劑進行滴定操作，有效解決了學生在傳統滴定操作時的誤差問題;而化學實驗技術在藥物分析中的應用又拓寬了學生的視野和知識面，為定量實驗開辟了新的途徑，作為高中化學教材實驗的拓展和補充具有積極意義。