Чтение онлайн

Все это можно проверить экспериментально. Для анализа потребуется аптечная пипетка и маленькая мензурка с делениями, которую тоже можно купить в аптеке. Из реактивов потребуются тиосульфат натрия (подробнее о нем вы узнаете из рассказа о кристаллах) и крахмал. Тиосульфат реагирует с иодом, образуя бесцветное соединение; на два моля тиосульфата (496 г) расходуется один моль иода (254 г). За титрованием можно следить просто по окраске иода, но когда иода в растворе остается мало, бледно-желтая окраска раствора почти не видна, и трудно заметить момент, когда раствор обесцвечивается полностью. Поэтому здесь лучше также воспользоваться индикатором — крахмалом, который добавляют к раствору в конце титрования.

Для опыта надо сначала приготовить очень жидкий крахмальный клейстер. Чтобы в клейстере не было комков и он был совершенно прозрачным, делают его так. В небольшой кастрюльке вскипятите примерно полстакана воды. Пока вода греется, возьмите немного крахмала (примерно четверть чайной ложки) и хорошо размешайте его со столовой ложкой холодной воды, чтобы не было отдельных комков. Медленно, при постоянном перемешивании, слейте мутную взвесь крахмала в кипящую воду, которую размешайте и охладите.

Что бывает, когда иод реагирует с крахмалом, знают, наверное, все. Если не знаете или забыли — капните в чашку сначала крахмальный клейстер, а потом йодную настойку — тотчас появится синяя окраска. Реакция эта настолько чувствительна, что с помощью йодной настойки легко обнаружить крахмал на свежем срезе картофелины или в муке. Кстати, еще в XIX веке эту реакцию использовали, чтобы уличить недобросовестных торговцев, добавлявших в сметану «для густоты» пшеничную муку. Если на образец такой сметаны капнуть йодную настойку, синее окрашивание сразу выявит фальсификацию.

Чтобы анализ на содержание иода в настойке был достаточно точным, надо приготовить довольно разбавленный раствор тиосульфата натрия, например 0,05 моль/л. Для этого в 1 литре раствора должно содержаться примерно 12,5 г кристаллического тиосульфата натрия (или 0,5 г в 40 мл раствора; 40 мл можно отмерить с помощью аптечной мензурки или шприца, хотя это утомительно и неточно, а 0,5 г постарайтесь поточнее отвесить с помощью весов).

Анализ проводят так. Налейте в чистую склянку 2–3 столовые ложки прокипяченной холодной воды. Добавьте в эту воду с помощью шприца ровно 2 мл йодной настойки (если иод у вас в ампулах, надо использовать две ампулы). Начинайте при легком перемешивании титровать полученный разбавленный раствор иода раствором тиосульфата, внося его по каплям из пипетки (вы уже знаете из предыдущих опытов, как определить объем одной капли раствора тиосульфата натрия). Когда раствор иода станет бледно-желтым, прибавьте к нему несколько капель крахмального клейстера и продолжайте добавлять тиосульфат, пока синяя окраска не исчезнет полностью. Концентрацию иода в настойке можно рассчитать по формуле с = 0,0125К(моль/л) = 0,32К(г/100 мл, т. е. %), где V— объем раствора тиосульфата (в миллилитрах), израсходованного на титрование 2 мл йодной настойки.

Попробуйте оставить на насколько дней баночку без крышки с небольшим количеством йодной настойки (лучше не в помещении), пока часть раствора не испарится, и снова проанализируйте настойку.

Если концентрация иода стала больше, значит, спирт испарялся быстрее иода, а если меньше — значит, наоборот.

Если с анализам настойки у вас все получилось, можете перейти к более сложным анализам, например, к определению концентрации аскорбиновой кислоты.

В организме человека (в отличие от многих животных) аскорбиновая кислота не синтезируется, поэтому мы должны получать этот витамин с пищей (в среднем около 70 мг в сутки). Витамин С необходим для нормальной жизнедеятельности: он оказывает благотворное влияние на центральную нервную систему, повышает сопротивляемость организма при воздействии на него различных негативных факторов, в том числе возбудителей инфекционно-вирусных заболеваний, предотвращает цингу (на латыни цинга — scorbutus, т. е. «аскорбиновая» — дословно переводится как «против цинги»). Полезно знать, в каких продуктах много этого витамина. В основном богаты им овощи, фрукты, ягоды. Вот сколько миллиграммов аскорбиновой кислоты содержится в 100 г свежих продуктов: морковь, виноград — 5, свекла, репчатый лук, чеснок, сливы, летние яблоки — 10, салат, зимние яблоки — 15, картофель — 20, редис, помидоры, малина — 25, зеленый лук, крыжовник — 30, лимон -40, клубника, ранняя капуста —60, укроп — 100, петрушка (зелень) — 150, черная смородина, облепиха — 200, красный перец (сладкий) — 250, шиповник свежий — 650. Конечно, приведенные значения приблизительны, хотя бы потому что содержание витамина зависит от сорта растения, условий его роста, созревания плодов, их хранения и т. д. Тем не менее по ней вы можете ориентировочно определить, сколько аскорбиновой кислоты вы получаете в сутки из разных продуктов.

Анализ витаминов в продуктах питания — дело сложное. Но как раз витамин С — аскорбиновую кислоту — вы сможете проанализировать и в домашних условиях. Возможно, вы решили, что раз витамин С — кислота, то анализировать его будем с помощью щелочи. Но так не получится, потому что в соке различных плодов, кроме аскорбиновой, есть еще множество разных кислот: лимонная, яблочная, винная и другие. И отличить с помощью щелочи одну кислоту от другой не удастся. Однако у аскорбиновой кислоты есть свойство, которое отличает ее от всех других упомянутых кислот, — это быстрая реакция с иодом. Один моль аскорбиновой кислоты (176 г) реагирует с одним молем иода (254 г).

Для анализа можно использовать аптечную йодную настойку. Будем считать, что она 5 %-ная, это соответствует концентрации иода примерно 0,2 моль/л. Однако аскорбиновой кислоты в соке может оказаться так мало, что на титрование определенного объема сока (например, 20 мл) уйдет всего 1–2 капли йодной настойки, при этом ошибка анализа окажется очень большой. Чтобы результат был более точным, надо либо взять много сока, либо разбавить йодную настойку; в обоих случаях число капель иода, израсходованных на титрование, увеличится, что и сделает анализ точнее. Химики предпочитают второй путь. Поступим так и мы (заодно сэкономив сок для его прямого назначения). Добавим к 1 мл йодной настойки прокипяченной воды до общего объема 40 мл, т. е. разбавим настойку в 40 раз. Концентрация такого раствора будет около 0,005 моль/л; 1 мл его соответствует 0,88 мг аскорбиновой кислоты.

Если вы раньше не определяли объем одной капли, сделайте это сейчас: с помощью аптечной мензурки или шприца отмерьте 1 мл разбавленного раствора иода и посчитайте, сколько капель, внесенных обычной пипеткой, содержится в этом объеме. Для опыта понадобится также крахмальный клейстер; как его готовить, вы уже знаете.

Прежде чем приступить к анализу сока, хорошо бы потренироваться на растворе с известным содержанием витамина С. Для этого лучше всего подходит аскорбиновая кислота в таблетках, которая продается в аптеках. Одна таблетка может содержать 0,1 или 0,5 г чистого витамина. Растворите таблетку в 0,5 л кипяченой воды (воду отмерьте с помощью пол-литровой бутылки или банки), тщательно перемешайте и отберите с помощью шприца или аптечной мензурки 25 мл этого раствора. В этом количестве раствора аскорбиновой кислоты будет в 20 раз меньше, чем в таблетке. Добавьте к этому раствору половину чайной ложки раствора крахмала и осторожно, по каплям, добавляйте из пипетки разбавленный раствор иода, постоянно взбалтывая содержимое. Внимательно считайте капли и следите за цветом раствора. Как только вся содержащаяся в растворе аскорбиновая кислота прореагирует с иодом, следующая же его капля окрасит раствор в синий цвет. Титрование надо вести до появления устойчивого синего окрашивания. Определив число капель и, следовательно, объем израсходованного раствора иода, вы легко рассчитаете, сколько аскорбиновой кислоты было в стакане. Например, если на титрование ушло 6 мл раствора иода, то аскорбиновой кислоты в растворе было 0,88 мг х 6 = 5,28 мг, а в исходной таблетке — в 20 раз больше, т. е. 105,6 мг. Если ваша таблетка содержала 0,1 г (100 мг) аскорбиновой кислоты, то это означает, что точность вашего анализа (около 5 %) вполне достаточна, чтобы переходить к дальнейшим опытам.

Отожмите из лимона или апельсина 25 мл сока или возьмите такое же количество готового сока из пакета (только он должен быть светлым, так как в темном соке вы не увидите появление окраски иода с крахмалом). Титруйте сок так же, как и в «учебном» опыте с таблеткой. Если на указанное количество сока уйдет, допустим, 10 мл раствора иода, значит, в 25 мл сока было 8,8 мг аскорбиновой кислоты, а в 100 мл сока — 35,2 мг (содержание аскорбиновой кислоты обычно так и выражают — в миллиграммах на 100 мл или на 100 г продукта). Сравните полученный вами результат с концентрацией, что указана на упаковке сока. Если есть небольшие расхождения — не страшно: ведь анализ наш приблизительный, ошибки возникают из-за неточного определения объема сока, объема капли, концентрации иода и т. д. Если же с таблеткой все получилось правильно, а с соком — нет, значит, либо на упаковке неверные сведения, либо из-за неправильного или слишком долгого хранения сока витамин в нем частично разрушился — возможно, еще до того, как сок разлили в пакеты. Дело в том, что витамин С очень неустойчивый, легко разрушается кислородом воздуха, особенно на свету, а также в присутствии следов железа. При тепловой обработке продуктов (например, при варке картофеля или капусты) в них может остаться меньше половины витамина С.

Если вещество окрашено, химики для его анализа часто используют оптические свойства раствора: чем выше концентрация растворенного вещества, тем сильнее раствор этого вещества поглощает свет. Так, стакан со слабо заваренным чаем, оставаясь прозрачным, будет слабо поглощать свет, а стакан с крепким чаем, делаясь непрозрачным, будет очень сильно поглощать свет. Эту простую зависимость степени поглощения света от концентрации растворенного вещества можно выразить формулой