Аскорбиновая кислота йод уравнение реакции

Исследовательская работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Исследовательская работа

Тема: Количественное определение аскорбиновой

кислоты в различных растворах методом

йодометрического титрования

Выполнил Бельтюков Иван

ученик 11 А класса

Руководитель Машковцева

Ижевск 2013

Содержание:

2.1. История аналитической химии …………………………………. …4

2.2. Методика йодометрического титрования ………………. ………. 6

2.3. Витамин С – общая характеристика…………………………. …. 8

3. Экспериментальная часть ………………………………. …. 10

3.1 Методика определения содержания витамина С в растворах….10

3.2. Анализ содержания витамина С в соке мандарин……………. 12

1.Введение

Всем нам было интересно узнать из чего состоят продукты и как определить их состав. В настоящее время для определения количественного состава растворов придумано огромное множество методик, одной из которых является титрование. Существует огромное множество методов титрования, но основаны они на одном принципе – это расчет массы или объема исследуемого вещества благодаря реактивам, количественный состав которых известен.

В своей работе я собираюсь осветить метод йодометрического титрования с помощью которого возможно определить объем витамина С в продуктах, а так же крахмала и нескольких других добавок.

Потребность в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера его деятельности, времени года, содержания в пище основных компонентов питания. Существует огромное количество витаминов, но остановим наше внимание на витамине С. Для нормального функционировании организма необходимо постоянное присутствие в нем витаминов, но не все они вырабатываются нашим телом.

Витамин С один главнейших витаминов, он является витамином над витаминами. При разных объемах аскорбиновой кислоты в теле она проявляет разные функции именно по этому нужно знать точную массу потребляемого витамина, но как же точно подсчитать массу? Об этом я расскажу в своем реферате.

Объект исследования:Расчет аскорбиновой кислоты.

Предмет исследования: Методика йодометрического титрования.

Гипотеза:Если в продуктах есть витамин С, то его можно количественно обнаружить при помощи метода йодометрического титрования.

Цель работы: Изучить метод йодометрического титрования и экспериментально выявить методику количественного определения витамина С.

Для реализации поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературу по данному вопросу;

2. Изучить методику йодометрического титрования;

3. Провести эксперимент, выявляющий количественное содержание витамина С;

4. Проанализировать результаты и выработать наиболее доступный способ йодометрического анализа;

5. Разработать практическую работу и комплекс рекомендаций по применению методики йодометрического титрования.

2. Основная часть

2.1. История аналитической химии.

Количественный анализ — это определение содержания составных частей сложного материала, результаты которого выражают в массовых долях (%), например, химически чистый сульфат меди CuSO4X5H2O содержит массовую долю меди 25,44%, а фосфоритная мука — промышленное удобрение — массовую долю Р2О5 от 20 до 30%. Исследования вещества всегда начинаются с его качественного анализа, т. е. из определения того из каких компонентов (или ионов) состоит это вещество. Если состав вещества известен, то сразу приступают к количественному анализу, предварительно выбрав наиболее подходящий метод.

Теоретические основы химического анализа составляют следующие законы и теоретические положения: периодический закон Д.И. Менделеева; закон действующих масс; теория электролитической диссоциации; химическое равновесие в гетерогенных системах; комплексообразование; амфотерность гидроксидов; автопротолиз (водородный и гидроксидный показатели); ОВР. Характеристику основных методов аналитической химии мы будем давать в процессе их изучения в разделе количественного анализа. Как мы уже говорили, в аналитической химии используются различные методы: химические, физические и физико-химические. Коротко дадим характеристику каждому типу методов. Химические методы основаны на превращениях, протекающих в растворах с образованием осадков, окрашенных соединений или газообразных веществ. Химические процессы, используемые в целях анализа, называют аналитическими реакциями. Аналитическими являются реакции, которые сопровождаются каким-нибудь внешним эффектом, позволяющим установить, что химический процесс связан с выпадение или растворением осадка, изменением окраски анализируемого раствора, выделением газообразных веществ. Требования к аналитическим реакциям и их особенности можно свести к следующим положениям:

Аналитическая реакция должна протекать быстро и полно при соблюдении определенных условий: температуры, реакции среды и концентрации обнаруживаемого иона. При выборе реакции обнаружения ионов руководствуются законм действующих масс и представлениями о химическом равновесии в растворах. При этом выделяются следующие характеристики аналитических реакций: селективность или избирательность; специфичность; чувствительность. Последняя характеристика связана с концентрацией обнаоуживаемого иона в растворе и если реакция удается при низкой концентрации иона, то говорят о высокочувствительной реакции.

Дробный и систематический анализ. Обнаружение ионов с помощью селективных и специфических реакций в отдельных порциях раствора, производимое в любой последовательности называют дробным анализом. Такой тип анализа широко применяется в агрохимических и заводских лабораториях. Когда состав анализируемого вещества хорошо известен и требуется проверить отсутствие или присутствие тех или иных примесей. Если же используемые реакции не селективны, а мешающее действие посторонних ионов устранить не удается, то в этом случае применяют т. н. систематический ход анализа т. е. определенную последовательность выполнения аналитических реакций, при которой каждый ион обнаруживают после того, как будут обнаружены и удалены мешающие ионы. В таком анализе применяются не только реакции обнаружения отдельных ионов, но и реакции отделения их друг от друга, используя различия в их растворимости или летучести. Полноту удаления мешающего иона проверяют в каждом случае специальной пробой.

Уже в древности могли проводить анализы лекарственных препаратов, металлических руд. Однако, как наука анал. химия начала складываться значительно позже — по мере развития производства. Английский ученый Роберт Бойль (1627 — 1691) считается основоположником качественного анализа, а гениальный русский ученый М.В. Ломоносов (1711-1765) является основателем химической науки в России, основоположником количественного анализа. Для аналитической химии важное значение имеет закон сохранения массы (1748), который гласит: «общая масса продуктов реакции равна общей массе веществ, вступивших в реакцию» — как частный случай закона сохранения материи — один из основных законов аналитической химии (в частности для расчетов в количественном анализе). Например, если из 100 г исходных продуктов получается 120 г новых продуктов, значит в реакции участвует ещё 20 г веществ из окружающей среды. Закон сохранения массы — основа стехиометрии и многих количественных законов химии, научное объяснение которой привело к созданию атомно-молекулярной теории. Стехиометрия включает вывод химических формул, составление уравнений химических реакций, расчеты, применяемые в химическом анализе. Термин ввел И. Рихтер (1792 — 94), обобщивший результаты своих определений масс кислот и оснований при образовании солей. Правила стехиометрии лежат в основе всех расчётов, связанных с уравнениями химических реакций. Бергман Торнберн Улаф, Клаус Карл Карлович, Севергин В. М.

2.2. Метод йодометрического титрования.

Титрование (от франц. titre – качество, характеристика) – один из методов количественного анализа, основанный на измерении количества реагента, который полностью реагирует с анализируемым веществом. Например, если точно известно, какое количество гидроксида калия (в граммах или молях) израсходовано в реакции с соляной кислотой, то по уравнению реакции

KOH + HCl = KCl + H2O

легко рассчитать, сколько граммов (или молей) хлороводорода было в анализируемом растворе.

Все реакции, которые используются в количественном анализе, обязательно должны быть стехиометрическими. Для этих реакций коэффициенты, стоящие перед формулами реагентов, показывают, в каких количественных соотношениях находятся реагенты и продукты. Например, соотношение реагентов в реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия в кислой среде в точности соответствует уравнению

5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O.

Поэтому эту реакцию можно использовать для точного определения концентрации перманганата в растворе, если известно количество израсходованной щавелевой кислоты (и наоборот). А вот рассчитать точно количество прореагировавшего с перманганатом калия алкена невозможно, так как эта реакция нестехиометрическая: при окислении из алкена образуется диол:

R-CH=CH-R + 2[O] = R-CH(OH)-CH(OH)-R,

который может окисляться далее с разрывом углерод-углеродной связи и образованием двух молекул с карбонильной группой (кислоты или кетона). При этом разные опыты, даже проведенные в одинаковых условиях, дадут немного разное количество продуктов и их соотношение; в органической химии выход реакции очень редко бывает в точности равным 100,00%.

Чтобы анализ был точным, необходимо, помимо полного протекания реакции, чтобы реагент добавлялся к анализируемому веществу малыми порциями (например, по одной капле разбавленного раствора), а также чтобы можно было надежно определить момент, когда реакция закончилась. Для выполнения второго условия применяют различные индикаторы.

Индикаторы бывают самые разные. Рассмотрим реакцию питьевой соды с уксусом:

NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + CO2 + H2O.

Из этого уравнения следует, что 1 моль соды (84 г) полностью реагируют с 60 г уксусной кислоты. При этом выделяются пузырьки углекислого газа, которые и могут служить индикатором. Если к гидрокарбонату натрия известной массы добавлять по каплям уксус, пока не перестанет выделяться газ, то, измерив объем добавленного раствора и зная его плотность, легко рассчитать количество чистой уксусной кислоты в добавленном растворе и, следовательно, концентрацию уксуса.

Титрование на глаз выделяется далеко не во всех химических реакциях, да и заметить последний пузырек газа непросто, особенно если газ частично растворяется, а раствор имеет темную окраску. Поэтому обычно используют специальные индикаторы, изменение цвета которых свидетельствует о достижении конца реакции – так называемой точки эквивалентности.

Одни из самых распространенных индикаторов – кислотно-щелочные. Они применяются в тех случаях, когда в ходе титрования, т.е. постепенного добавления реагента к анализируемому раствору изменяется рН среды. Это происходит, например, если к анализируемому раствору щелочи добавляют раствор кислоты (или наоборот). Анализируемый раствор готовят по объему или по навеске (ее взвешивают на точных аналитических весах обычно до 0,1 мг), которую растворяют в мерной колбе точно известного объема (такие колбы могут иметь объем 10, 25, 50, 100, 200, 250, 500 или 1000 мл). Небольшой объем анализируемого раствора отбирают из мерной колбы с помощью специальных мерных пипеток (их объем также определен с высокой точностью и составляет обычно 10, 20, 25 и 50 мл) и помещают в коническую колбочку для титрования. В эту колбочку по каплям при непрерывном перемешивании добавляют раствор реагента из бюретки до достижения точки эквивалентности.

Йодометрия — представляет один из изящных приемов объемного (титрования) анализа. Сюда отнесены все те приемы анализа которые так или иначе сводятся к количественному определению йода объемным путем. Вещества, анализ которых входит в круг этого рода определений, вообще говоря, можно разделить на две категории:

1) Работа с растворами I- содержащих веществ: йод и те вещества, которые выделяют его из KIили непосредственно, как, например, хлор, бром, или косвенным путем, как, напр., К 2 СrO 4 с HJО 4 или КСlO 3 с НCl и пр.; 2) соединения, которые окисляются в присутствии йода: SO 2, Аs 2O3 и прочие.

Йодометрический анализ витамина С относится к окислительному методу титрования, и, поэтому, выполняется по общим правилам выполнения подобных методов.

2.3. Витамин С – общая характеристика

Аскорбиновая кислота по вкусу напоминает лимонную кислоту и по своему внешнему виду представляет бесцветные кристаллы, растворимые в воде и спирте и нерастворимые в жирах и их растворителях. По химическому строению аскорбиновая кислота имеет родственную связь с сахаром. Существует несколько форм аскорбиновой кислоты, одна из которых, наиболее биологически активная, и является витамином С.

Рис. 1 Молекула и химическая формула аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота хорошо растворяется в воде, но крайне нестойка и легко разрушается на свету кислородом воздуха, а также в присутствии железа и меди; более устойчива в кислотной среде, чем в щелочной.

Аскорбиновая кислота весьма чувствительна к повышению температуры, при нагревании ее раствора до 50оС при доступе воздуха она очень быстро разрушается. В сухом виде аскорбиновая кислота устойчива.

Впервые в чистом виде витамин С был выделен в 1928 году, а в 1932 году было доказано, что именно отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека вызывает такое заболевание, как цинга.Тяжкие страдания мореплавателей и путешественников, гибель полярных экспедиций были результатом дефицита аскорбиновой кислоты. Но лишь в 30-хгг. XXв. удалось выяснить, каково строение антицинготного фактора, который получил название «витамин С».

Витамин С, пожалуй, самый известный из витаминов. Он стимулирует рост, участвует в процессах тканевого дыхания, обмене аминокислот, способствует усвоению углеводов. Аскорбиновая кислота повышает сопротивляемость организма к инфекциям, интоксикациям химическими веществами, перегреванию, охлаждению, кислородному голоданию, одна из важнейших функций витамина С — синтез и сохранение коллагена — белка, который «цементирует» клетки и тем самым служит основой образования соединительных тканей. Коллаген скрепляет сосуды, костную ткань, кожу, сухожилия, зубы. Витамин С нормализует уровень холестерина в крови, способствует усвоению железа из пищи, требуется для нормального кроветворения, влияет на обмен многих витаминов. Важнейшая функция витамина С — антиоксидантная. Он противодействует токсическому действию свободных радикалов — агрессивных элементов, образующихся в организме при многих отрицательных воздействиях и заболеваниях. Аскорбиновая кислота участвует в выработке адреналина — гормона «боеготовности», увеличивающего частоту пульса, кровяное давление, приток крови к мускулам.

В организме человека аскорбиновая кислота не образуется. Суточная потребность в витамине С — 70-100 мг. Потребность в аскорбиновой кислоте повышается в условиях неблагоприятного климата. Так, в Антарктиде человеку нужно ежедневно принимать 250мг витамина С. При большой мышечной нагрузке, стрессовых ситуациях, большинстве заболеваний нужно увеличить его потребление.

3.Экспериментальная часть

3.1. Методика исследования и подготовка растворов

Перед началом эксперимента необходимо выбрать способ йодометрического титрования, собрать титровальную установку и приготовить растворы.

Для отладки способа используем вещества, содержание витамина С в которых нам известно. Для этого я использовал медицинскую аскорбиновую кислоту, содержание витамина С в которой 75 мг/таблетка.

Раствор для анализа был приготовлен из 0,56% таблетки и 100 мл дисцилированной воды, а раствор йода – 1 мл 5% настойки на 40 мл воды. При проведении титрования будет необходимо замерять объемы «уходящих» на титрование веществ. Рассмотрим методики (результаты см, в таблице №1):

1 методика (самый простой и доступный ист. 10):

Определение ведется главным образом при помощи серноватисто-натриевой соли Na 2S2O3, причём индикатором служит крахмал, который, как известно, дает со свободным йодом синее окрашивание.

На практике, данный способ оказался достаточно сложным к применению, так как легко пропустить точку титрования (точки, при которой происходит взаимодействие витамина С с йодом).

2 метод (ист. 10 доработанный):

Исключим из опыта крахмал.

Приготовим новую смесь с первоначальными отношениями и в раствор с витамином С прильем йод и дальнейшее титрование проведем до обесцвечивания раствора аскорбиновой кислоты с йодом при помощи тиосульфата натрия.

После обесцвечивания определим среду при помощи индикаторной бумаги, приготовленной Ерохиным Сергеем. Она показала кислотную среду. Разберемся почему.

При добавлении йода к аскорбиновой кислоте произошла окислительно-восстановительная реакция(1):

C6H8O6 + I2 = C6H6O6 + 2HI

C6H8O6 – 2e = C6H6O6

При добавлении тиосульфата так же произошла окислительно-востановительная реакция, протекающая по уравнению (2):

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI

Na2S2O3 – e = Na2S4O6

Следовательно после обесцвечивания раствора в нем отсутствует йод в чистом виде, а значит теперь мы можем провести щелочное титрование, используя индикатор приготовленный Ерохиным Сергеем.

В итоге происходит полная нейтрализация йодоводородной кислоты щелочью:

NaOH+ HI= NaI+ H2O

Сокращенное ионное уравнение:

Индикатор не подвел и показал изменения среды. Необходимые данные получены, дальнейшие просчеты будут в таблице для сравнения.

3 способ, родившийся во время проведения 2 опыта:

Использования в титровании лишь раствора витамина С и раствора йода в первоначальных отношениях.

Производим титрование раствора аскорбиновой кислоты раствором йода. Происходит обесцвечивание титрирующей смеси. Когда капля йода упавшая в колбу с анализируемой жидкостью и окрасит ее, то точка титрования будет достигнута.

Реакции будут происходить по уравнению 1.

Таблица №1, результаты использования методик 1-3.

Витамин C

Определите, сколько в соке витамина C!

Безопасность

• Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
• Проводите эксперимент на подносе.

• Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
• Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
• Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 10 лет.
• Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
• Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
• Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
• Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.

• В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае проглатывания реагентов промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
• В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
• В случае травм всегда обращайтесь к врачу.

• Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
• Данный набор опытов предназначен только для детей 10 лет и старше.
• Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
• Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать содержание витамина С в соке?

Для тех, кому не терпится узнать ответ, сразу приведём формулу:

В 100 мл сока содержится 3.3мг *(количество капель)=X мг витамина С.

Если же вам стало интересно, откуда появилось число «3.3», ниже приведены расчёты. Они будут непростыми. Готовы? Поехали!

Концентрация раствора йода составляет 0.05 моль на литр. В одном миллилитре содержится 0.05/1000= 0.00005 моль йода. 1 мл вмещает примерно 33 капли. Значит, в 1 капле содержится 0.00005/33=0.0000015 моль или 0.0015 ммоль йода.

Йод реагирует с витамином С (аскорбиновой кислотой) в соотношении 1:1, т.е. одна капля йода реагирует с 0.0015 ммоль кислоты. Молярная масса кислоты =176 г/моль. Отсюда масса аскорбиновой кислоты = 0.0015 ммоль*176 г/моль =0.27мг.

Обычно содержание питательных веществ в продуктах приводится на 100 мл объёма. Объём пробы составляет 8 мл, т.е. полученное нами число надо умножить на 100/8=12.5. Получается 0.27мг*12.5=3.3мг.

Итоговая формула: в 100 мл сока содержится 3.3мг *(количество капель)=X мг витамина С.

Пипетка забилась натёртым картофелем, и я не могу набрать раствор.

Промойте пипетку под проточной водой и удалите засор. Когда будете отбирать раствор снова, немного наклоните стакан, чтобы избежать повторного всасывания картофеля. Если в пипетку всё же попали маленькие частички – ничего страшного, проведению опыта это не навредит.

Для чего мы готовили второй образец?

При титровании раствора очень важно иметь под рукой исходный образец, с которым анализируемая проба будет сравниваться после добавления каждой капли. Дело в том, что при монотонной работе глаз быстро теряет чувствительность к изменениям цвета – другими словами, «замыливается». Чтобы не упустить «конечную точку титрования», после каждой добавленной капли йода перемешивайте содержимое стаканчика и сравнивайте его по цвету с раствором в пробирке (исходным образцом). Когда раствор в стаканчике станет грязно-зелёным, запишите количество добавленных капель.

Что делать, если цвет сока резко поменялся, и я не успел посчитать точное количество капель?

Приготовьте новую пробу: возьмите чистую пробирку и отмерьте ей цитрусовый сок. Перелейте его в новый стаканчик. Продолжайте опыт с шага 7. На этот раз тщательно перемешивайте содержимое стаканчика после каждой добавленной капли и не забывайте сравнивать цвет исследуемого раствора с образцом в пробирке.

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

Измельчите на тёрке сырой очищенный картофель. Переложите в стеклянный стакан получившееся «пюре» до нижней отметки «50».

Наберите в стакан холодной воды до нижней отметки «50».

Наполните пробирку цитрусовым соком.

Перелейте сок из пробирки в пластиковый стаканчик.

Приготовьте образец для сравнения: снова наполните пробирку цитрусовым соком.

Закройте пробирку крышкой.

Отмерьте пипеткой 1 мл жидкости из стеклянного стакана.

Вылейте содержимое пипетки в пластиковый стаканчик с соком.

Добавьте в стаканчик 1 каплю 0.05М раствора йода.

Перемешайте смесь, покачивая стакан.

Сравните содержимое стаканчика и пробирки: если после добавления раствора йода I₂ цвет жидкостей остался одинаковым, повторяйте шаги 9–11. Внимательно считайте, сколько раз вы добавляли йодный раствор!

Когда цвет раствора в стаканчике изменится на грязно-зелёный, запишите число добавленных капель I₂ и завершите эксперимент.

Утилизация

Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором. Растворы слейте в раковину и затем тщательно промойте её водой.

Что произошло

Как определить содержание витамина С в соке?

Постарайтесь предельно внимательно посчитать количество капель, понадобившихся для изменения цвета раствора. После этого полученное число нужно умножить на 3,3 (этот множитель был вычислен нами специально для этого опыта и подходит для расчетов только при строгом следовании инструкции к эксперименту). Так вы и определите количество миллиграммов витамина C в 100 мл сока.

Проведённый эксперимент является непростым. Это – самое настоящее количественное определение вещества методом титрования. Смысл титрования состоит в том, что реагент известной концентрации (в нашем случае это раствор йода) по каплям добавляется к реагенту неизвестной концентрации (витамин C в соке) до прекращения химической реакции. Чтобы определить момент прекращения реакции, в раствор анализируемого вещества очень часто добавляют индикатор, изменяющий цвет в этой точке (мы использовали крахмал из картофеля).

Специально для того чтобы провести точный расчет концентрации витамина С, мы произвели все необходимые вычисления. Мы учли количество йода в каждой добавляемой капле, объем пробы сока и то, что одна молекула йода реагирует с одной молекулой аскорбиновой кислоты. В результате и было получено магическое число «3,3», на которое мы рекомендуем умножить количество «потраченных» капель йода и определить таким образом точное количество витамина С в соке.

Вы можете получить это число самостоятельно. Концентрация I₂ указана на баночке с раствором (0,05 М, т.е. 0,05 моль йода в 1 литре, т.е. 1 000 мл раствора). Молярная масса витамина С равна 176 г/моль. Будем считать, что весь витамин С полностью прореагировал с йодом, причем на каждую молекулу йода по реакции расходуется одна молекула аскорбиновой кислоты (витамина С). Объем капли мы считаем равным 0,03 мл (значит, 1 мл – это целых 33 капель!). Присылайте свои расчеты на адрес support@melscience.com – мы с удовольствием их обсудим! Не забудьте указать в теме сообщения: «#витаминС». Успехов!

Зачем в эксперименте использовать картофель?

В картофеле содержится большое количество крахмала. Благодаря этому он не только питателен и сладковат на вкус в вареном виде, но и может стать участником нашего опыта!

Крахмал способен реагировать с йодом I₂, который мы по каплям добавляем в сок. При этом образуется окрашенное в темно-синий цвет соединение. Вы можете это легко проверить, капнув раствор йода на сырой картофель: на коричневом «йодном» фоне практически сразу появятся темно-синие, почти черные пятна.

В эксперименте нам нужно точно определить, когда в растворе окажется свободный молекулярный йод I₂. Он там может появиться, только когда закончится весь витамин C (он же – аскорбиновая кислота). Ведь йод достаточно быстро взаимодействует с витамином С, и после этого его уже нельзя будет обнаружить с помощью крахмала.

Но это взаимодействие (между йодом и аскорбиновой кислотой) происходит не мгновенно. Поэтому мы можем наблюдать изменение цвета при добавлении каждой капли йода. Однако йод образует с крахмалом достаточно неустойчивое соединение –клатрат, или соединение включения.

Объяснить это явление можно довольно просто. Крахмал – это достаточно большая молекула со сложной пространственной структурой. Она длинная и гибкая. Цепочки атомов переплетаются в молекуле крахмала, примерно как наушники запутываются в кармане. Когда таких переплетений становится много, они формируют канальцы и полости, в которые йод проникает подобно тому, как мы с вами можем пролезть сквозь ветки и кустарники на небольшую полянку в лесу. Там йод может оставаться достаточно долго. Однако, если предложить йоду более интересную альтернативу (например, реакцию с витамином С), он незамедлительно выберет именно ее.

В итоге йоду несложно покинуть такой «канал» ради того, чтобы вступить во взаимодействие с витамином С, и тогда синяя окраска вновь исчезает.

Для чего мы добавляем к соку йод?

Наверняка вы слышали, что в цитрусовом соке содержится витамин C – аскорбиновая кислота C₆H₈O₆. Она является антиоксидантом, а это означает, что при попадании в организм окислителей аскорбиновая кислота принимает на себя их удар первой. В том числе и поэтому цитрусовые соки весьма полезны, если их пить в разумных количествах.

Йод I₂ – тоже окислитель, а значит, аскорбиновая кислота может вступить с ним в реакцию. Это и происходит в нашем случае!

В цитрусовом соке при добавлении йода витамин C окисляется (то есть отдает свои электроны йоду):

Или же (с точки зрения йода):

Что же такое антиоксиданты? Это самые разные природные химические вещества, совершенно не похожие друг на друга по строению. Но зато у них есть общие отличительные свойства.

• Во-первых, они находятся в тканях тех или иных живых организмов (синтезируются внутри растений, животных и человека или же поступают в организм вместе с пищей).

• Во-вторых – участвуют в различных химических процессах, протекающих в ходе жизнедеятельности.

• В-третьих – легко вступают во взаимодействие с опасными для организма агрессивными окислителями, поступающими извне или образующимися в ходе естественных процессов.

Собственно, именно из-за свойства легко окисляться, принимая первый удар на себя, эти соединения и называются антиоксидантами (буквально: против окислителей). Самыми агрессивными и опасными окислителями в организме человека являются вещества, называемые свободными радикалами. В норме они образуются в процессе клеточного дыхания, а также под действием солнечного света. К нейтрализации таких опасных продуктов жизнедеятельности организм всегда готов. Но, помимо «штатных» свободных радикалов, в организм часто попадают чужеродные токсичные вещества, в ходе нейтрализации которых образуются «непредусмотренные» агрессивные радикалы. Витамин С и другие антиоксиданты способствуют «обезоруживанию» этих веществ.

Какие же вещества, помимо аскорбиновой кислоты, обладают антиоксидантными свойствами? Это некоторые витамины, например, токоферол (витамин Е), бета-каротин (витамин А) и близкие к нему по строению каротиноиды, содержащиеся в оранжевых и красных плодах. Близким родственником каротиноидов является и ликопин, придающий красный цвет помидорам и арбузам – он также обладает антиоксидантной активностью. Пигменты, окрашивающие цветки, плоды и листья некоторых растений в сиреневый, розовый, фиолетовый и синий цвета – антоцианы – также относятся к антиокислительным агентам. Для получения нужного количества антиоксидантов из пищи не стоит игнорировать овощи, зелень, ягоды и фрукты – старайтесь употреблять их в достаточных количествах.

Кстати, вместе с MEL Chemistry вы сможете ознакомиться с химическими свойствами таких антиоксидантов как «Антоцианы» и «Ликопин».

Подходят ли для эксперимента какие-то другие соки, кроме цитрусовых?

В этом опыте вам отлично подойдут апельсиновый, грейпфрутовый и лимонный соки. Но может быть, и какие-то другие? Конечно! Главное – чтобы в этом соке было достаточно витамина С и был хорошо виден синий цвет – сигнал того, что витамин С внутри закончился. Например, неплохо подходят персиковый или абрикосовый соки.

Чем следует руководствоваться при выборе сока (напитка) для эксперимента? Это вы сможете узнать в разделе «Развитие эксперимента».

Подпишитесь на наборы MEL Chemistry и проведите эти опыты у себя дома!

Посинение.

Мы использовали:

• Спиртовой раствор йода 5%
• Перекись водорода 3%
• Аскорбиновую кислоту (витамин С)
• крахмал
• 2 баночки из-под детского питания и 1 рюмку

Порядок наших действий:

1. Аскорбиновую кислоту, около грамма, засыпали в рюмку и помешивая, растворили в 3-х столовых ложках теплой воды. Получился раствор №1.

2. Чайную ложку раствора №1 смешали с чайной ложкой йода, добавили 3 столовые ложки воды, пронаблюдали, как кислота буквально съедает цвет йода. Получили раствор №2.

3. Во второй банке смешали столовую ложку перекиси водорода, 1/2 чайной ложки крахмала и 3 столовых ложки воды. Это был раствор №3.

4. Приготовились к таинственному превращению и стали переливать раствор №2 в банку с раствором №3 и обратно. Опыт обещал волшебство на глазах, но ничего не происходило! После нескольких минут переливания туда-сюда, мы решили, что опыт не удался и ушли всплакнуть над неудачей. Когда через полчаса мы вернулись к лабораторному столу, нас ждал сюрприз.

Итог: Жидкость из молочно-белой стала тёмно-синей.

Объяснение: Аскорбиновая кислота обесцвечивает йод, а крахмал, вступая в реакцию с йодом окрашивается в синий цвет. Перемешивая растворы №2 и №3 мы запустили эти химические реакции одновременно. После некоторой борьбы ( в нашем случае длившейся около получаса) крахмал победил и окрасил полученную жидкость в черничный цвет.