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。