一個生物老師的化學思考——鑑定還原糖的斐林試劑為什麼要現配現用呢?

2021-02-08 弓弦學帶工作坊

        慶安高級中學的生物教師馬麗園老師,在生物教學中一直有一個疑問:「鑑定還原糖的斐林試劑為什麼要現配現用呢?」,她和化學老師探討過後,用實證的方式對這個問題進行了驗證。這種實事求是的探究精神,值得我們學習,同時她在此過程最後也發現了新的問題,在此向大家討教。以下是她的實證過程資料:

     

     人教版高中生物必修一有一個實驗,《檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質》,其中關於還原糖的鑑定,主要內容我們一起看一下:

實驗原理:

(1)生物組織中普遍存在的可溶性還原糖種類較多,常見的有葡萄糖、果糖、麥芽糖,分子內都含有游離的具有還原性的半縮醛羥基,因此叫做還原性糖;

(2)用斐林試劑只能檢驗生物組織中可溶性的還原糖的存在與否。斐林試劑由質量濃度為0.1g/mL的氫氧化鈉溶液和質量濃度為0.05g/mL的硫酸銅溶液配製而成,二者混合後,立即生成淡藍色的Cu(OH)2沉澱。Cu(OH)2與加入的葡萄糖在加熱的條件下,能夠生成磚紅色的Cu2O沉澱。

(3)用斐林試劑鑑定可溶性還原糖時,溶液的顏色變化過程為:淺藍色—棕色—磚紅色(沉澱)。

實驗過程:

 試驗中,老師都會對學生強調一個問題:斐林試劑很不穩定,故應將組成斐林試劑的甲液(0.1g/mL的NaOH溶液)和乙液(0.05g/mL的CuSO4溶液)分別配製、儲存,使用時,再臨時配製,將1mL乙液滴入1mL甲液中,配完後立即使用。

      查閱了相關資料,配置好的Cu(OH)2懸濁液放置一段時間後,會形成沉澱,影響實驗效果,其次是Cu(OH)2放置久了會發生分解反應,形成部分黑色CuO,也會影響實驗結果。究竟放z置多久會影響實驗結果呢?我做了如下實驗:

一、首先將以此配置好的斐林試劑分裝至8個試管中,擬定放置時間:


   

二、按制定的時間實驗

    結果如下


三、實驗結果

      在0—30min的之間,斐林試劑中Cu(OH)2由懸濁液狀態向沉澱發展,但是30min後,斐林試劑開始大量出現CuO黑色沉澱,直至150min後,試管充滿的黑色沉澱物。

      在還原糖與放置不同時間的斐林試劑反應時,觀察到用現配的斐林試劑實驗會出現均勻的磚紅色沉澱,用放置時間越長的斐林試劑,顏色越偏向於棕紅色,而且沉澱越來越少,越來約稀薄。

       分析原因:新配置的Cu(OH)2溶液呈懸濁液,與還原糖反應最充分,磚紅色的Cu2O生成也最多,均勻飽滿的分布在溶液中。放置後的Cu(OH)2溶液,一方面會發生沉澱,影響與還原糖的接觸面,另一方面Cu(OH)2自身發生分解反應,生成CuO黑色沉澱。這兩個原因都會影響磚紅色沉澱生成的量和分布,導致反應後的溶液中存在有少量的Cu2O沉澱,藍色Cu(OH)2沉澱,以及CuO黑色沉澱,它們混合在一起,就出現了圖片中的30-150min時的實驗現象。

     這樣,我們就明白了,為什麼課本中跟我們提到的,斐林試劑要現配現用,配好後立即使用了。

     但是,實驗中產生了意外的結果,放置180min之後的斐林試劑沉澱變得細碎,與還原糖反應後,黑色沉澱減少,溶液變得比較澄清,呈現棕紅色。試管裡到底發生了什麼反應呢?向化學界的大咖們求解。


相關焦點

  • 斐林試劑、還原糖、非還原糖
    醛基容易被各種強或弱的氧化劑氧化成羧基,因此有游離醛基的醛糖,都具有還原性,是還原糖,如葡萄糖、半乳糖等。許多酮糖也是還原糖,因為它在鹼性溶液中可以異構化為醛糖。斐林試劑和班氏(Benedict)試劑都是常用的檢測還原糖的試劑,它們與還原糖發生反應會產生磚紅色的沉澱,臨床上常用於檢測糖尿病患者尿液中的葡萄糖。
  • 乾貨 | 斐林試劑、班氏試劑和雙縮脲試劑比較
    斐林試劑和班氏試劑都是檢驗還原性糖的試劑,二者的使用成分原理、及保存方法有區別;還原糖的鑑定於蛋白質的鑑定所使用的斐林試劑和雙縮脲試劑成分相同,但二者的使用方法及原理也不盡相同。下面就從這幾種試劑的使用原理、成分及使用方法等方面做一簡單總結。(馬上點標題下「高中生物」關注可獲得更多知識乾貨,每天更新喲!)
  • 關於還原糖鑑定實驗中斐林試劑的釋疑
    在還原糖的檢測和觀察這個實驗中,人教版高一生物必修一第18頁對檢測還原糖的試劑——斐林試劑進行以下說明:①斐林試劑的甲乙液等量混合均勻後再注入;②將試管放入盛有50~65℃溫水的大燒杯中加熱約2分鐘。 對這一實驗,學生往往有以下兩個疑問:①斐林試劑是否一定要混合後才能使用?②斐林試劑是否必須在50~65℃這個溫度範圍內才能作用,低於這個溫度可不可以?沸水可不可以?
  • 還原糖的鑑定一定需要水浴嗎?
    此案例引起筆者的思考,通過仔細翻閱學生的化學教材後,筆者發現對於銀鏡反應教材是這樣描述的:銀氨溶液中的在潔淨的試管裡加入1mL2%的AgNO3溶液,然後搖動試管,同時逐滴滴入2%的稀氨水,直至最初產生的沉澱恰好溶解為止(此時的溶液叫做銀氨溶液)。再滴入3滴乙醛(或還原糖),振蕩後將試管放在熱水中溫熱。
  • 還原糖與非還原糖的區別
    還原糖的分子結構中一般有游離的醛基或酮基。醛基容易被各種強或弱的氧化劑氧化成羧基,因此有游離醛基的醛糖,都具有還原性,是還原糖,如葡萄糖、半乳糖等。許多酮糖也是還原糖,因為它在鹼性溶液中可以異構化為醛糖。斐林試劑和班氏(Benedict)試劑都是常用的檢測還原糖的試劑,它們與還原糖發生反應會產生磚紅色的沉澱,臨床上常用於檢測糖尿病患者尿液中的葡萄糖。
  • 本尼迪特試劑(班氏試劑)和斐林試劑的比較
    教材研究:以前只知道生物教材中提到的本尼迪特試劑和化學教材提到的斐林試劑不同,但了解不夠,所以,學生在填寫混淆時也不知道能不能給分,現整理兩者的區別。2、使用方法本尼迪特試劑只適合還原糖的鑑定,本尼迪特試劑陰離子直接在鹼性環境中與-CHO作用,因此反應較慢,需要加熱。本尼迪特試劑也能夠冷卻結晶製成晶體粉末,需要時配製溶液即可使用。將試劑貯於試劑瓶中,瓶口用橡皮塞塞緊。
  • 高中生物:斐林試劑和雙縮脲試劑的區別
    1.下圖為鑑定蛋白質的流程圖,其中甲、乙、丙、丁的含義分別是(  )2.現提供新配製的斐林試劑甲液(0.1g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05g/mL CuSO4溶液)、蒸餾水,若充分利用上述試劑及必需的實驗用具,能鑑別出下列哪些物質(  )3.用不同的化學試劑可以鑑定某些物質的存在。
  • 斐林試劑、班氏試劑和雙縮脲試劑比較
    斐林試劑和班氏試劑都是檢驗還原性糖的試劑,二者的使用成分原理、及保存方法有區別;還原糖的鑑定於蛋白質的鑑定所使用的斐林試劑和雙縮脲試劑成分相同,
  • 寫作討論 | 關於還原糖鑑定實驗中斐林試劑的釋疑
    (3)再次提醒各位作者,在投稿之前一定要認真修改文章,從各個方面追求與目標刊物的形似,對自己負責,也是對編輯的尊重。(4)文中原話「還原糖鑑定實驗是人教版必修1的第一個實驗」,而據查教材的第一個實驗是「使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞」,因此,在寫作時應更嚴謹一些,遇到拿不準的問題要去查,不要想當然地寫。
  • 對一道高考題的剖析與反思 | 斐林試劑中真的有銅離子嗎?
    2017年全國高考生物學科新課標Ⅰ卷第2題是這樣的:下列關於細胞結構與成分的敘述,錯誤的是A. 細胞膜的完整性可用臺盼藍染色法進行檢測B. 檢測胺基酸的含量可用雙縮脲試劑進行顯色C. 若要觀察處於細胞分裂中期的染色體可用醋酸洋紅液染色D.
  • 西瓜汁能否用於檢測組織中的還原糖?
    「檢測生物組織中的還原糖」是高中生物學必修1第2章第1節的第1個實驗。教材建議選擇含糖量高、顏色為無色或近於無色的植物組織,以蘋果、梨最好。
  • 「斐林試劑和雙縮脲試劑」使用的再研究
    1.2 研究問題 斐林試劑替代雙縮脲試劑鑑定蛋白質的CuSO4溶液的適宜用量。4)實驗結論:雙縮脲試劑替代斐林試劑鑑定還原糖的實驗中,實驗現象與可溶性還原糖的濃度有關,且可溶性還原糖的濃度越大,實驗現象越明顯。
  • 2017高考必考的生物實驗匯總|強力收藏帖!
    實驗二、物質鑑定還原糖+ 斐林試劑磚紅色沉澱脂 肪 + 蘇丹III橘黃色脂 肪 + 蘇丹IV紅色蛋白質 + 雙縮脲試劑紫色反應1、還原糖的檢測(1)材料的選取:還原糖含量高,白色或近於白色,如蘋果,梨,白蘿蔔。
  • 高中生物常用30個知識點匯總 有這一篇就夠了
    更多 高中生物知識點總結 請點擊查看。10.細胞膜具一定的流動性這一結構特點,具選擇透過性這一功能特性還原糖:指分子結構中含有還原性基團(游離醛基或α-碳原子上連有羥基的酮基)的糖,如葡萄糖、果糖、麥芽糖。與斐林試劑或班氏試劑共熱時產生磚紅色Cu2O沉澱。非還原糖:如蔗糖內沒有游離的具有還原性的基團,因此叫作非還原糖。12..
  • 超詳細高中生物實驗總結!
    (二)鑑定物質成分的生化實驗6、生物組織中可溶性還原糖、脂肪、蛋白質的鑑定原理: 還原糖 + 斐林試劑 磚紅色沉澱 脂 肪 + 蘇丹III 橘黃色    脂 肪 + 蘇丹III橘黃色 蘇丹IV 紅色蛋白質 + 雙縮脲試劑 紫色反應還原糖的檢測
  • 「還原糖的檢測」中2個常見問題的探討
    再依據上述方法與步驟指導學生做「還原糖的檢測」時發現:實驗中產生的沉澱顏色一般呈暗紅色或橙黃色不等,確實與一些紅磚頭顏色相似,但與高純度的Cu2O呈現的鮮紅色或深紅色差異明顯,這是為何?此外,靜置後的試管中上清液常呈現褐色,這又是為什麼呢?
  • 乾貨丨不掌握這9個實驗,生物怎麼拿滿分?
    還原糖+斐林試劑磚紅色沉澱脂肪+蘇丹III橘黃色脂肪+蘇丹IV紅色蛋白質+雙縮脲試劑紫色反應1、還原糖的檢測(1)材料的選取(2)試劑:斐林試劑(甲液:0.1g/mL的NaOH溶液,乙液:0.05g/mL的CuSO4溶液),現配現用。(3)步驟:取樣液2mL於試管中→加入剛配的斐林試劑1mL(斐林試劑甲液和乙液等量混合均勻後再加入)→水浴加熱2min左右→觀察顏色變化(白色→淺藍色→磚紅色)。
  • 高中生物分離鑑定類實驗的教學研究
    純淨化的物質更有利於鑑定和使用。鑑定通常是使用一些特殊的化學試劑與待檢測物質發生反應,使之產生不同顏色的產物,或反應產物與試劑接觸後呈現不同的顏色變化從而對待測物質做出判斷的過程。物質鑑定的方法有多種,中學常用的方法是用化學試劑鑑定的方法,如用蘇丹試劑鑑定脂肪、用雙縮脲試劑鑑定蛋白質等。高中生物學教學中分離鑑定類實驗可歸納總結如下表。
  • 高一生物期末複習第1~2章(新人教版)
    二、生命系統的不同層次1.細胞→組織→器官→系統→個體→種群→群落→生態系統→生物圈小結①植物沒有系統;②單細胞生物的生命系統層次:細胞→種群→群落→生態系統→生物圈;③細胞是生命系統最基本的層次,不是分子、元素等。