Домашний эксперимент, страница 157 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Определение крахмала

Проделайте следующие опыты: а) разбавьте йодную настойку водой в соотношении 1:10 и полученным раствором капните на вареный картофель, измельченный рис, белый хлеб, зубной порошок и т. д.; б) приготовьте крахмальный клейстер и проследите за изменением окраски его с йодом при нагревании и охлаждении; в) накрахмальте кусочек ткани.

а) Для проведения опыта необходимо сначала приготовить разбавленный раствор йода. Для этого аптечную йодную настойку смешивают с водой в соотношении 1:10 (например, 1 мл настойки и 10 мл воды). Йодная настойка представляет собой спиртовой раствор, содержащий элементарный йод ($I_2$) и иодид калия ($KI$). При разбавлении водой образуются ионы трииодида ($I_3^-$), которые и участвуют в качественной реакции на крахмал.

Далее, полученным раствором необходимо капнуть на различные образцы:

• На вареный картофель, измельченный рис, белый хлеб: Эти продукты богаты крахмалом. Крахмал является полисахаридом, состоящим из амилозы и амилопектина. Молекулы амилозы имеют спиральную структуру. При контакте с йодом ионы трииодида ($I_3^-$) встраиваются во внутренний канал спирали амилозы, образуя так называемый комплекс включения (клатрат). Этот комплекс имеет интенсивный сине-фиолетовый или черно-синий цвет. Поэтому на срезе вареного картофеля, на рисе и хлебном мякише в месте нанесения капли йода появится характерное тёмно-синее окрашивание.
• На зубной порошок: Состав зубных порошков может быть разным. Классические порошки состоят в основном из карбоната кальция ($CaCO_3$) и не содержат крахмала. В этом случае при нанесении раствора йода синего окрашивания не будет, и капля останется желто-коричневой (цвет самого раствора йода). Однако, некоторые современные или специализированные порошки могут содержать крахмал в качестве связующего компонента или наполнителя. Если в составе есть крахмал, то наблюдается та же реакция — появление синего пятна.

Ответ: При нанесении раствора йода на вареный картофель, рис и белый хлеб появится интенсивное тёмно-синее окрашивание, что свидетельствует о наличии в них крахмала. Зубной порошок, скорее всего, не изменит цвет, оставшись желто-коричневым, если в его составе нет крахмала.

б) Этот опыт демонстрирует зависимость устойчивости комплекса "крахмал-йод" от температуры.

1. Приготовление крахмального клейстера: Небольшое количество крахмала (например, картофельного или кукурузного) размешивают в малом объеме холодной воды до получения однородной взвеси. Затем эту взвесь тонкой струйкой вливают в кипящую воду при постоянном помешивании. Получается полупрозрачная, вязкая жидкость — коллоидный раствор, который и называется крахмальным клейстером.

2. Взаимодействие с йодом и изменение окраски:

• К охлажденному крахмальному клейстеру добавляют каплю раствора йода. Раствор мгновенно окрашивается в интенсивный синий цвет. Это происходит из-за образования уже упомянутого комплекса включения между спиралями амилозы и ионами йода.
• При нагревании этого синего раствора происходит разрушение комплекса. Тепловая энергия увеличивает кинетическую энергию молекул, что приводит к нарушению спиральной структуры амилозы и выходу ионов йода из спиралей. В результате синяя окраска исчезает, и раствор вновь становится желто-коричневым (цвета исходного раствора йода).
• При последующем охлаждении раствора спиральная структура молекул амилозы восстанавливается. Ионы йода снова могут встраиваться в спирали, и синяя окраска появляется вновь.

Этот цикл можно повторить несколько раз, что доказывает обратимость процесса образования и разрушения крахмал-йодного комплекса.

Ответ: При добавлении йода к крахмальному клейстеру появляется синее окрашивание, которое исчезает при нагревании и появляется снова при охлаждении.

в) Накрахмаливание ткани — это бытовой процесс, демонстрирующий одно из практических применений крахмала.

Процесс: Для накрахмаливания используется крахмальный клейстер, обычно менее концентрированный, чем в предыдущем опыте. Кусочек ткани (например, из хлопка или льна) погружают в теплый клейстер, дают ему пропитаться, затем отжимают излишки и сушат, часто проглаживая горячим утюгом во влажном состоянии. Крахмал, высыхая, образует на поверхности и между волокнами ткани тонкую, жесткую пленку.

Результат: Ткань становится более плотной, жесткой, "хрустящей" на ощупь и гладкой. Она меньше мнется и дольше сохраняет форму и чистоту, так как частицы грязи задерживаются на поверхности крахмальной пленки и легко удаляются при стирке вместе с ней.

Хотя в задании не указано, что делать дальше, этот накрахмаленный кусочек ткани можно использовать для демонстрации качественной реакции. Если на него капнуть раствором йода (из пункта а), ткань в этом месте окрасится в синий цвет, подтверждая наличие на ней крахмала.

Ответ: Чтобы накрахмалить кусочек ткани, его нужно пропитать крахмальным клейстером и высушить. В результате ткань станет жесткой и гладкой.