ヨウ素 時計 反応。 時計反応

R01 4班 ビタミンCを探そう!(時計反応を用いた食品に含まれるビタミンCの定量)

ヨウ素 時計 反応

創成化学工学実験 4班 写真1 高専祭でのポスター 1. 背景 今回の実験は高専祭での発表を見据えて、見栄えがありお客さんに興味を持ってもらえる実験テーマを選択した。 目的 時計反応を用いて野菜、飲料に含まれるビタミンC量を測定することを目的とする。 時計反応とは 反応の開始後、一定の時間が経過すると突然に変色、沈殿生成を起こす反応• ヨウ素デンプン反応とは デンプン溶液にヨウ素溶液を加えると青紫色を呈する反応。 ヨウ素分子鎖がデンプンの螺旋構造の中に入り込んで化合物を作るため発色する。 図1 ヨウ素デンプン反応のメカニズム• ビタミンCについて ビタミンCは、水溶性ビタミンの一つで抗壊血病因子として発見されたことから、抗壊血病効果を有する酸に由来し、アスコルビン酸とも呼ばれている。 白色または帯微黄色の結晶または 結晶粉末で、酸味を有し、酸化されやすく優れた抗酸化剤となる。 また、食品添加物の酸化防止剤として、広く使用されている。 ビタミンCの構造式は以下の通り。 図2 ビタミンC アスコルビン酸 の構造式 今回は、ヨウ素デンプン反応をビタミンCが阻害する時計反応を用いて野菜、飲料中に含まれるビタミンC量を測定した。 反応式は以下の通り。 図3 時計反応の反応式 A式とB式の間には亜硫酸水素ナトリウムがヨウ素を分解して呈色を防ぎ時計反応を引き起こすC式がある。 使用した試薬と実験手順 <使用した試薬>• パプリカ• ブロッコリー• みかん• ぶどう 実験手順• 時計反応を調べる実験 A液(ヨウ素酸カリウム4. 3 gを水に溶かし1Lとしたもの)とB液(亜硫酸水素ナトリウム5. 2 gを水500 mLに溶解させた水溶液と水100 mLに加熱しながらデンプン4. 0 gを完全に溶解させた水溶液を混合しさらに水を加えて1 Lとなるようにしたもの。 )を用意した。 マグネチックスターラー上に300 mLビーカーを置き撹拌子をいれた。 A液150 mLを300 mLビーカーに入れて、B液150 mLを加えた。 反応速度定数を求める実験 ヨウ素酸カリウム5. 350 gを水500 mLに溶かしA液(0. 05M KIO 3水溶液)とした。 アスコルビン酸2. 202 gを水250 mLに溶解したもの(0. 05M アスコルビン酸水溶液)とデンプン2. 6307 gを水250 mLに溶かしたもの(デンプン水溶液)を混合したものをB液とした。 A液5 mLアスコルビン酸水溶液5 mLとデンプン水溶液1mlを混合したB液を試験管に入れて試験管を振り色が変化するまでの時間を測定した。 アスコルビン酸水溶液の濃度を水で2,3,4,5希釈して濃度を変えて同様の実験を行い、結果から反応速度定数を求めた。 栄養ドリンク中のビタミンC量を求める実験 四種類の栄養ドリンク(C1000ビタミンレモン、一日分の野菜、キレートレモン、チョコラBB)と0. 05Mヨウ素酸カリウム水溶液、でんぷん水溶液(でんぷん2. 63 gを水50 mLで溶解させた)を用意した。 試験管に栄養ドリンク(原液)を5 mLとでんぷん水溶液1 mLを加え、0. 05Mヨウ素酸カリウム水溶液を5 mL加えてから試験管内の液体に反応が起こるまでの時間を計測した。 野菜・果物に含まれるビタミンCの定量 4種類の野菜と果物(パプリカ、ブロッコリー、みかん、ブドウ)を用意し、乳鉢と乳棒ですりつぶした後に布で濾して野菜と果物の抽出液を得た。 写真2 抽出作業 すり潰し 試験管に抽出液5 mLとデンプン水溶液(デンプン2. 63 gを水50 mLで溶解させた)1 mLを加え、0. 05Mヨウ素酸カリウム水溶液5 mLを加えてから反応が起きるまでの時間を計測した。 写真3 抽出作業 布で濾す 写真4 野菜の抽出液 5. ヨウ素酸カリウム水溶液(A液)と亜硫酸水素ナトリウム水溶液(B液)を混ぜると、時間差で溶液の色が無色透明から青紫色に変化した。 各濃度のビタミンC水溶液と0. 05M-ヨウ素酸カリウム水溶液を混合した。 表1に混合し始めてから色の変化が現れるまでの反応時間を示した。 05 4. 31 2. 66 2. 81 3. 26 0. 307 0. 04 4. 03 3. 42 4. 31 3. 92 0. 255 0. 03 5. 90 4. 95 6. 43 5. 76 0. 174 0. 02 11. 1 12. 36 12. 03 11. 83 0. 0845 0. 01 反応しなかった 反応しなかった 反応しなかった - - 次に、ビタミンC水溶液の濃度と反応時間の逆数の関係を図1に示した。 線形近似で直線関係が得られた。 これから反応速度定数を求めた。 時間対濃度のグラフの直線の傾きが反応速度定数であることから以下の式を導いた。 'y'に入るのは測定した反応時間の逆数である。 各栄養ドリンクとヨウ素酸カリウム水溶液を混合した。 表2に混合し始めてから色の変化が現れるまでの反応時間を示した 表2. 05 7. 53 6. 60 7. 39 0. 135 C1000ビタミンレモン 34. 00 28. 05 25. 60 29. 20 0. 0343 キレートレモン 1. 90 1. 80 1. 71 1. 80 0. 560 チョコラBB 反応しなかった 反応しなかった 反応しなかった - - チョコラBBは反応が現れなかった。 反応速度定数の式に各反応時間の逆数を当てはめて、ビタミンCの量を求めた。 表3に各品目の実測値と理論値を示した。 99 7. 14 C1000ビタミンレモン 3. 88 0. 52 キレートレモン 16. 1 8. 94 チョコラBB - -• 野菜からの抽出液と0. 05M-ヨウ素酸カリウム水溶液を混合した。 しかし、全ての野菜で色の変化は現れなかった。 しかし、野菜の抽出液と市販のうがい薬を混合すると、うがい薬の黄色が脱色した。 写真7 市販のうがい薬と野菜の抽出液を混ぜた様子 6. ビタミンCと亜硫酸水素ナトリウムの両方で、反応を起こすことができた結果から、ビタミンCと亜硫酸水素ナトリウムにはどちらもヨウ素デンプン反応を阻害する役割(還元作用)があるものだと考えられる。 C1000ビタミンレモン、チョコラBB、1日分のビタミン、キレートレモン以上4つの飲料のビタミンC定量を行った結果から、成分表示を見るとチョコラBBはビタミンCを含んでいなかったため時計反応が起こらなかったと考えた。 一方で反応が出た飲料のビタミンC量が成分表示よりも多かったのは、ビタミンCと共に他の還元剤が含まれていたからだと考えられる。 野菜をすり潰して抽出した液でビタミンC定量を行った結果から、野菜にビタミンCが少量しか含まれていないまたは、含まれていないため反応が起こらなかったと考えられる。 これより、ビタミンCが一定量以上含まれなければ、時計反応が成立しないと思われる。 野菜の抽出液にうがい薬を滴下すると呈色したことから、野菜にビタミンCは含まれているが、飲料に比べるとごく少量だと考えられる。 市販のビタミン飲料には、多くのビタミンCが含まれていることが分かった。 時計反応によるビタミンCの定量は、ビタミンC以外の還元剤を含む飲料や、ビタミンC量の少ない野菜などは測定できないため、定量出来るものが限定されることが分かった。 今回自分達だけで実験を考え、それを一般の方に説明する一連の流れを通して、自分たちの知識向上の実感や、創造力、考察力が身に付きました。 長期間にわたり、グループ実験を行うことで、グループワーク能力が身に付きました。 実験を説明するにあたって、どんな質問が来ても答えられるくらいの知識が必要だと痛感しました。 ビタミンC以外の還元剤の正体がわからなかったので、さらにこの実験のスケールアップとして還元剤の正体をさらに追求したいと考えた。 高専祭の様子.

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身近な物質を使った時計反応

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身近な物質を使った時計反応 身近な物質を使った時計反応 【目的】 化学反応には瞬時に進む反応とゆっくり進む反応があることを知る。 ヨウ素は 分子のときは,でんぷんと反応し深青色を示すが,イオンのときは無色で反応しない。 【準備】・うがい薬(ヨウ素分子が含まれている),酸化力があり消毒,殺菌に使われる。 ・ビタミンC入り清涼飲料水 酸化を防止する作用があり,酸化したものをもとにもどす働きがある。 (500ml中1000mgのビタミンCがはいっているもの) ・オキシドール 酸化力があり,消毒,殺菌に使われる(ヨウ素よりも強いのでヨウ素までも酸化させる) ・0.5%でんぷん溶液 ヨウ素分子と反応して深青色になる 【方法】 実験1 オキシドールの量に対する反応 ・めもり付き試験管にビタミンC入り清涼飲料水を試験管目盛りで3mlいれる。 ・うがい薬1mlを加える。 (うがい薬は色がなくなる) ・0.5%でんぷん溶液を1ml加える。 (ここまでの試験管の目盛りは5mlになる) ・水を加える。 (あとでオキシドールを加えて全量を10mlにするため、以下のようにした) オキシドールの量と反応時間との関係 オキシドールの量(ml) 1 2 3 4 5 反応時間(s) 127 34 8 瞬時 瞬時 オキシドールの量が大きいと反応速度が大きくなることがわかる。 実験 3 ヨウ素液の濃度に対する反応 ビタミンCによるヨウ素の還元作用はヨウ素1mlが限度であるらしい。 そのため、ヨウ素の量をふやすと清涼飲料水も増やさなくては行けない。 そこで、ヨウ素液だけを調節することにした。 ヨウ素液を点眼ビンに入れる。 点眼ビンは15滴で1mlに目盛りつき試験管1mlに相当する。 そこで、5滴、10滴、15滴加えたときのそれぞれの反応時間を調べた。 【考察】 この実験の検証 清涼飲料水の中にはビタミンC以外の還元物質が含まれており、ビタミンCだけの反応として扱うのには問題がありそうだ。 水を加える段階で果汁が固形物になっている。 かなりこれは気になる。 ヨウ素液を入れる量は多すぎると実験が成り立たなくなる(ヨウ素液を入れてから、その色を消すと言う方法で清涼飲料水を加える方がいいかもしれない) オキシドールの入れ方(勢いよく入れるとかゆっくりいれるとか壁面を伝わらせるとかで結果が異なる) この時計反応の実験ではオキシドールを入れてから試験管を振ってはいけない。 つまり、オキシドールの拡散速度も反応速度に影響を与える。 実験自体は定量的にはアバウトであるが大まかな結果が出る。 (アバウトであるため、反応時間の再現性はひくい。 3mlのオキシドールで1mlのオキシドールの反応時間よりも長かったときもあった。 ) 温度によって。 高温では液全体から反応が始まり、低温では液の下の部分から始まる。 どこまでを反応の終点とするかの見極めがつきにくい。 私が試行したようにさまざまなテーマで実験が可能であるが生徒実験では、時間を測る器具を班の数だけどう用意するかが問題である。 (100円ショップで時計を買う?) 実験の信頼性を高めるために何度も繰り返して実験をする必要性があるが、その分、ヨウ素液の廃液が多く出る。 参考文献:「青少年のための化学の祭典2000実験解説集」p37.

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日本のヨウ素の歴史

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図1 フェノールフタレインのpHと構造変化 以下に示す実験は化学反応により色が変化する実験です。 用意するもの 実験1:振ると青くなる液体• 水酸化ナトリウム(使用する際は手袋と保護メガネ)• ブドウ糖 グルコース• メチレンブルー(観賞魚の魚病薬としても売られています)• 300~500mL のペットボトル 実験2:振ると黄色~赤色~緑色を繰り返す液体(信号反応)• 水酸化ナトリウム(使用する際は手袋と保護メガネ)• ブドウ糖 グルコース• インジゴカルミン(合成着色料の一つで食品衛生法では青色2 号として食品添加物に指定されています)• 300~500mL のペットボトル 実験3:時計反応• ヨウ素酸カリウム KIO 3• 亜硫酸水素ナトリウム NaHSO 3• 可溶性デンプン• チオ硫酸ナトリウム Na 2S 2O 3 (別名:ハイポと呼ばれペットショップ等で水道などの脱塩素剤として売られている)• ビーカー 実験手順 実験1 振ると青色になる液 【溶液の調製】• 原液 水酸化ナトリウム NaOH 2gを水200 mlに溶かす。 水酸化ナトリウムは強塩基性で劇物指定です。 実験で使うときは手袋、保護メガネ、白衣を着用しましょう。 この溶液にブドウ糖 グルコース:C 6H 12O 6 を 10gを加えて完全に溶かして、300~500mLペットボトルに入れる。 色素溶液 別の容器にメチレンブルー0. 01g 耳かき一杯分位 を20mL の水に溶かす。 【色が変わる実験】 ペットボトルのふたは液が漏れないようにしっかり閉めます。 均一になるまで溶液を軽く混ぜて4分程度静置すると無色になります。 今度はペットボトルを激しく振ると青色になり、3 分程度静置すると無色に戻ります。 この色変化は何回か繰り返すことができます。 実験2 軽く振ると黄色から赤色に、強く振ると緑色になる液 【溶液の調製】• 原液(実験1と同じです) 水酸化ナトリウム NaOH 2gを水200mlに溶かす。 水酸化ナトリウムは強塩基性で劇物指定です。 実験で使うときは手袋、保護メガネ、白衣を着用しましょう。 この溶液にブドウ糖 グルコース:C 6H 12O 6 を10gを加えて完全に溶かして、300~500mL ペットボトルに入れる。 色素溶液 別の容器にインジゴカルミン0. 1gを10mL の水に溶かす。 3~0. 6mL。 【色が変わる実験】 ペットボトルのふたは液が漏れないようにしっかり閉めます。 均一になるまで溶液を軽く振って2 分程度静置すると黄色になります。 軽くペットボトルを揺らすと赤色に変化します。 さらに激しく振ると緑色になり、1分程度静置すると黄色になります。 この色変化は何回か繰り返すことができます。 実験3 時計反応 【溶液の調製】 A液:ヨウ素酸カリウム KIO 3 4. 3gを水に溶かして1Lとする B液:亜硫酸水素ナトリウム水溶液• 水 100mL に可溶性デンプン4gを加えて加熱しながら撹拌して、でんぷんが完全に溶けた後に室温まで放冷する。 別の容器に亜硫酸水素ナトリウム NaHSO 3 5. 2gを水500mlに溶解する• 1 と 2 を混合し、さらに水を加え1Lとなるようにする。 C 液:チオ硫酸ナトリウム水溶液 チオ硫酸ナトリウム Na 2S 2O 3 10g を100mL の水に溶かす。 そのまま撹拌しておくと約11秒で急に濃青色に変わります(冬だと約15秒)。 これはチオ硫酸ナトリウムによってヨウ素が還元されてヨウ化物イオン I- に変化するためです 式C。 レモンや梅干しに含まれるビタミンC アスコルビン酸 も還元作用があるので同じように色が消えます。 水道水には浄水場で殺菌消毒用として少量の塩素 Cl 2 を使用され、少量の塩素が水道水に含まれています。 金魚などを飼育する水槽の水を交換する際は一日位汲み置きして塩素を除くか、ハイポ(チオ硫酸ナトリウム)を少し入れて塩素を除きます。 上記のヨウ素も塩素も同じハロゲン化合物なので、同じ様な反応性が有ります。

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