5.下列有關澱粉指示劑的敘述,何者錯誤?
(A)澱粉粒於熱水中崩解,產物之一為β-amylose
(B)溶液中有高濃度碘存在時,須待黃色幾乎消失時,才可加入指示劑
(C)在弱酸性環境中有較佳的靈敏度
(D)最適合之反應溫度為 30℃
統計: A(288), B(314), C(331), D(956), E(0) #3818720
詳解 (共 5 筆)
| Iodimetry (直接碘滴定法) | Iodometry (間接碘滴定法) | |
| 基本原理 |
直接滴定:
利用標準的碘溶液當作氧化劑,直接滴定具有還原性的待測物。
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間接滴定:
待測物(氧化劑)先與過量的 KI 反應釋放出 I2,再用標準的硫代硫酸鈉去滴定釋放出的 I2。
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| 標準滴定液 | 碘標準溶液 I2 | 硫代硫酸鈉標準溶液 Na2S2O3 |
| 一級標準品 | As2O3 | K2Cr2O7 |
| 待測物性質 | 還原劑 (Reducing agents) | 氧化劑 (Oxidizing agents) |
| 反應 | I2+2e- ⇌ 2I- |
2I-⇌ I2+2e-
I2 + 2 Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6
溶液由藍色變為無色
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澱粉指示劑
Starch
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滴定一開始就加入。 |
接近終點時加入
(溶液呈淡黃色/麥草色時)。
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| 加入時機 |
終點時,過量的第一滴 I2 會與澱粉結合,
溶液由無色變為藍色。
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終點時,最後的 I2 被消耗,
溶液由藍色變為無色。
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| 備註 |
若太鹼,I2會發生自身氧化還原(Disproportionation)變成 IO- 與 I-
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溫度>25°C:靈敏下降
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酸性環境可確保氧化劑完全反應並避免Na2S2O3 分解。
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這題考的是藥物分析(氧化還原滴定)中,最基礎但也最多細節的「澱粉指示劑(Starch indicator)」使用規範,考點非常細。
答案
(D) 最適合之反應溫度為 30℃
本題考點:你在考場上該看透的秘密
這題在考 溫度、酸鹼度、以及加入時機對「澱粉-碘複合物(Starch-iodine complex)」靈敏度的影響。
出題老師非常喜歡考物理條件的限制。澱粉與碘的顯色(深藍色)是靠物理性的包夾結構(錯合物),這種結構對溫度極度敏感。高溫會破壞這種包夾結構,導致靈敏度大跌。因此,滴定必須在室溫(通常指 25℃ 以下)甚至冰浴中進行,寫 30℃ 太高了。
你該學會的重點(澱粉指示劑的四大國考軍規)
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成分拆解:澱粉主要由兩種成分組成:
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$\alpha\text{-amylose(直鏈澱粉,或稱 soluble starch)}$:在熱水中會溶解,是與碘呈深藍色的主要來源(靈敏度高)。
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$\beta\text{-amylose(支鏈澱粉,或稱 amylopectin)}$:於熱水中崩解,與碘呈紫紅色,且不可逆,比較不受歡迎。
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加入時機(直接滴定 vs. 反滴定):
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如果是「間接碘滴定法(Iodometry)」,溶液一開始有大量黃褐色的碘($I_2$)。絕對不能一開始就加澱粉! 否則強力的吸附會讓終點大打結、無法褪色。必須滴定到溶液的黃色幾乎消失(變淡黃色)時,才加入澱粉指示劑。
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環境限制:
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溫度要低:高溫會讓深藍色的錯合物解離。
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不能太酸/太鹼:強酸會讓澱粉水解失效;強鹼會讓碘發生歧化反應(轉化為 $I^-$ 和 $IO_3^-$),使指示劑無法顯色。在弱酸性環境靈敏度最好。
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選項解析
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(A) 澱粉粒於熱水中崩解,產物之一為 $\beta\text{-amylose}$
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解析:正確敘述。澱粉受熱崩解會分離出直鏈($\alpha$)與支鏈($\beta$)兩種。
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(B) 溶液中有高濃度碘存在時,須待黃色幾乎消失時,才可加入指示劑
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解析:正確敘述。這是為了避免高濃度的碘將澱粉牢牢包死,導致滴定終點無法順利褪色(造成嚴重誤差)。
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(C) 在弱酸性環境中有較佳的靈敏度
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解析:正確敘述。弱酸性環境最適合該錯合物的穩定存在。
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(D) 最適合之反應溫度為 30℃
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解析:錯誤敘述(故選此項)。太熱了!溫度升高會大幅降低其對碘的靈敏度,標準的實驗要求是在 室溫(25℃ 以下) 甚至更低溫進行。
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? 這題的湊數選項:無。 四個選項都是課本上寫得密密麻麻的「澱粉指示劑注意事項」,在國考常會拆成單一是非題問你。記住:「澱粉怕熱(>25℃ 不行)、怕太酸鹼、而且高濃度碘時要遲到(最後才加)」。
澱粉(Starch)的確是由 $\alpha\text{-1,4-glycosidic bond}$(直鏈)和 $\alpha\text{-1,6-glycosidic bond}$(支鏈)組成的葡萄糖聚合物。
那我前面寫的 $\alpha\text{-amylose}$ 和 $\beta\text{-amylose}$ 又是什麼呢?這裡其實是藥物分析/化學命名上一個非常古老且容易讓人誤會的「歷史命名陷阱」。
這裡的 $\alpha$ 和 $\beta$ ,不是指糖苷鍵的 $\alpha$ 或 $\beta$ 構型,而是指「當初科學家在分離澱粉成分時,分離出來的『第一部分』與『第二部分』」!
我們來拆解這個名字的誤會:
1. $\alpha\text{-amylose}$(直鏈澱粉 / 又稱 Amylose)
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結構:它是純粹由 $\alpha\text{-1,4}$ 糖苷鍵 連接而成的「長直鏈」結構。
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為什麼叫 $\alpha$?:這只是分析化學家當年用熱水提取澱粉時,第一種被分離出來的成分,所以命名為 $\alpha\text{-amylose}$。它具有螺旋結構,中央的空腔剛好可以把碘($I_2$)包進去,形成深藍色的錯合物。
2. $\beta\text{-amylose}$(支鏈澱粉 / 又稱 Amylopectin)
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結構:除了 $\alpha\text{-1,4}$ 的直鏈,每隔一段距離就會有 $\alpha\text{-1,6}$ 的分支。
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為什麼叫 $\beta$?:這是當年第二種被分離出來的成分(殘渣部分),所以命名為 $\beta\text{-amylose}$。因為它分叉太多,沒辦法形成漂亮的長螺旋空腔,所以跟碘結合時只能呈現紫紅色,而且吸附太緊,不適合當指示劑。
? 總結大對決(幫你把生化與藥析的觀念扣起來)
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在生物化學/生藥學中:
不論是直鏈還是支鏈澱粉,它們的單體全都是 $\alpha\text{-D-glucose}$,裡面完全沒有 $\beta\text{-糖苷鍵}$($\beta\text{-1,4}$ 那是纖維素 Cellulose)。
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在藥物分析/指示劑中:
$\alpha\text{-amylose}$ 意指「直鏈部分(Amylose)」;$\beta\text{-amylose}$ 意指「支鏈部分(Amylopectin)」。這群化學家只是借用了 $\alpha$ 和 $\beta$ 來當作 A、B 組的分代號而已。