碘遇淀粉变蓝的原理(淀粉遇碘变色加热不变色冷却又显色)

淀粉具有遇碘变蓝的特性,这是由淀粉本身的结构特点决定的。

淀粉是白色无定形的粉末,它是由由10%~30%的直链淀粉和70%~90%的支链淀粉组成。

淀粉遇到碘的呈色反应,目前有两种分析:

一种是:直链淀粉是由α-葡萄糖分子缩合而成螺旋状的长长的螺旋体,每个葡萄糖单元都仍有羟基暴露在螺旋外。碘分子跟这些羟基作用,使碘分子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位。碘跟淀粉的这种作用叫做络合作用,生成物叫做络合物。

在淀粉跟碘生成的络合物中,每个碘分子跟6个葡萄糖单元配合,淀粉链以直径1.3nm绕成螺旋状,碘分子处在螺旋的轴心部位。淀粉跟碘生成的络合物的颜色,跟淀粉的聚合度或相对分子质量有关。

在一定的聚合度或相对分子质量范围内,随聚合度或相对分子质量的增加,络合物的颜色的变化由无色、橙色、淡红、紫色到蓝色。例如,直链淀粉的聚合度是200~980或相对分子质量范围是32000~160000时,络合物的颜色是蓝色。

而分支很多的支链淀粉,在支链上的直链平均聚合度20~28,这样形成的络合物是紫色或紫红色的。糊精的聚合度更低,像棕红色、红色、淡红色等。

另外一种是:碘液中的碘分子嵌入到螺旋结构的空隙处,并且借助范德华力与直链淀粉络合在一起,这种络合物能够比较均匀地吸收除了蓝光以外的其它可见光(波长范围为400~750nm),从而使淀粉溶液呈现出蓝色来。

支链淀粉同样具有螺旋卷曲的形状,但由于支链淀粉每个支链的平均长度较短,其螺旋大概有25--30个葡萄糖残基,因此分子中每段螺旋的圈数较少,螺旋中的短串碘分子比直链淀粉中的长串碘分子吸收波长更短的光,因此支链淀粉遇碘呈现较多紫色或紫红色。

所以一般情况下,淀粉和碘的显色就是直链淀粉遇碘呈蓝色,支链淀粉遇碘呈紫红色,糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等颜色。

淀粉溶液加热到100摄氏度时,无论直链淀粉还是支链淀粉,热运动都会使它的螺旋卷曲舒展开来,尽管淀粉与碘分子结合的配位键还在,但却不能形成成串的碘分子,此时,淀粉和碘分子作用的显色现象消失,当淀粉溶液冷却后,淀粉分子恢复螺旋卷曲的形状,再次形成成串的碘分子,因此淀粉和碘分子形成的显色现象又重新出现。

这就是淀粉遇碘变色加热不变色冷却又显色的原理!

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