氧化法測量蔬菜中維生素C的含量

朱藝靈

維生素C又叫抗壞血酸，大量存在于蔬菜和水果中。如何測定蔬菜中維生素C的含量？

根據(jù)所學(xué)知識可知，碘和高錳酸鉀都具有氧化性。碘單質(zhì)能使淀粉變藍(lán)，當(dāng)往碘酒淀粉懸濁液中滴入維生素C時，碘單質(zhì)被還原成-1價的碘離子，淀粉中的藍(lán)色將逐漸褪去。如果控制好碘的用量，就可測出蔬菜汁中維生素C的含量。

高錳酸鉀溶液呈紫紅色，當(dāng)往高錳酸鉀溶液中滴入維生素C時，高錳酸鉀被還原，紫紅色將逐漸褪去。如果控制好高錳酸鉀的用量，也可測量蔬菜汁中維生素C的含量。

可問題是，蔬菜的成分較為復(fù)雜，除了維生素C外，其他物質(zhì)是否也能與碘或高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)？使用哪種方法受到的干擾小一些？哪種測量方法更準(zhǔn)確？

一、高錳酸鉀與碘單質(zhì)的氧化性比較

1.原理分析

高錳酸鉀的氧化性主要由錳元素決定，由于高錳酸鉀中錳元素的化合價為+7，已表現(xiàn)出最高價，因此還原性非常弱。

碘屬于鹵族元素，化學(xué)性質(zhì)與氯氣相似，也可呈現(xiàn)出-1、0、+1、+3、+5、+7等價態(tài)。而在碘單質(zhì)中，碘元素的化合價為0，因此，碘單質(zhì)既能表現(xiàn)出氧化性，又可表現(xiàn)出還原性。

一般認(rèn)為，由于高錳酸鉀可用于制取氯氣，而氯氣能通過氧化碘化鉀得到碘單質(zhì)，所以高錳酸鉀的氧化性比碘單質(zhì)要強(qiáng)。下面通過實(shí)驗(yàn)對此進(jìn)行證明。

2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

（1）配制溶液

先配制一定濃度（極稀、呈玫瑰紅）的高錳酸鉀溶液。由于碘單質(zhì)微溶于水，為了使反應(yīng)能盡快進(jìn)行，選用碘酒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并用酒精進(jìn)行空白對比實(shí)驗(yàn)，以排除酒精的干擾。

（2）設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對照組

取4支試管，編號為A、B、C、D。

往A試管中加入約2mL水，作為對照組。用于對比觀察將碘酒加入高錳酸鉀溶液時，由于碘酒稀釋而引起的顏色變化。

往B、C、D 3支試管中各加入約2mLKMnO4溶液。B試管作為實(shí)驗(yàn)組，用于滴加碘酒，觀察碘與高錳酸鉀溶液反應(yīng)時的變化情況。C、D試管作為對照組：C試管中加入等量的酒精，用于對比觀察將碘酒加入高錳酸鉀溶液時，是否是由于酒精的作用導(dǎo)致高錳酸鉀溶液顏色發(fā)生變化；D試管滴加等量的水，用來對比觀察高錳酸鉀溶液的顏色變化是否為溶液被稀釋的結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，往高錳酸鉀溶液中滴入碘酒時，高錳酸鉀溶液的紫紅色完全褪去，并產(chǎn)生一些灰黑色的固體不溶物。靜置后，溶液略顯棕黃色，這與對照組（A試管）加入碘酒后的顏色基本相同，可能是碘酒稍過量的原因。

另外，對照組（C試管）高錳酸鉀溶液中滴入酒精后，與D試管相比較，溶液的顏色變化不大，說明酒精也可能與高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)，使高錳酸鉀溶液褪色，但遠(yuǎn)沒有B試管中碘酒引起的變化明顯。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和前面的原理分析，我得出結(jié)論：高錳酸鉀與碘發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，高錳酸鉀被碘還原，高錳酸鉀的氧化性比碘要強(qiáng)。

然而，蔬菜中其他營養(yǎng)成分（如維生素AD、維生素C、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素E、葉酸等）的氧化性可能介于碘和高錳酸鉀之間，如果能表現(xiàn)出還原性，則可被高錳酸鉀氧化，卻可能不會與碘發(fā)生作用。也就是說，如果使用高錳酸鉀溶液滴定，蔬菜中的某些成分可能會干擾維生素C的測量，從而降低數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此我又進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。

二、碘量法與高錳酸鉀滴定法的準(zhǔn)確性研究

1.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）各種維生素對高錳酸鉀溶液的作用

取9支試管，先各加入約1mL配制好的等濃度的KMnO4溶液，再由左至右分別添加維生素AD、維生素C、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素E、葉酸、淀粉懸濁液、適量的水。

前7支試管是實(shí)驗(yàn)組，分別逐漸加入配制好的各種待測維生素溶液和膠囊，邊加邊振蕩，加至過量。最后兩支試管是對照組：第8支試管加入淀粉懸濁液，用來對比觀察淀粉是否與高錳酸鉀發(fā)生作用，邊加邊振蕩，加至過量；往第9支試管中加入適量水，對比觀察高錳酸鉀溶液被等量的水稀釋時顏色的變化情況，并做好記錄。

（2）各種維生素對碘的作用

取8支試管，先各加入約1mL配制好的淀粉碘酒懸濁液，再由左至右分別添加維生素AD、維生素C、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素E、葉酸、適量的水。

前7支試管是實(shí)驗(yàn)組，分別加入各種待測維生素溶液和膠囊。第8支試管中加入適量水，對比觀察淀粉碘酒懸濁液被等量的水稀釋時顏色的變化情況，并記錄。由于測試液本身含有淀粉，本實(shí)驗(yàn)中不再用淀粉作對比。

（3）植物纖維對高錳酸鉀和碘的作用

取兩支試管，分別加入約1mL淀粉碘酒懸濁液和高錳酸鉀溶液，再加入事先從蔬菜中提取出來的經(jīng)粉碎的植物纖維，加適量的水振蕩，浸泡3分鐘。

為避免植物纖維干擾顏色的觀察，將液體另外倒入一試管中，對比觀察、記錄。

2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與分析

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下表所示：

分析上表可知：

維生素AD、維生素C、維生素B1、維生素B2、維生素B6、葉酸、植物纖維等都能使高錳酸鉀溶液的紅色減褪，不能使它褪色的只有維生素E。

維生素C、維生素B1、維生素B2能使淀粉碘酒懸濁液的藍(lán)色褪去，不能使其褪色的有維生素AD、維生素B6、維生素E、葉酸、植物纖維。

因此，除了與高錳酸鉀和碘單質(zhì)都不能發(fā)生反應(yīng)的維生素E，不能忽略其他因素的影響。僅從氧化還原的角度分析，蔬菜中其他各營養(yǎng)物質(zhì)以及高錳酸鉀和碘單質(zhì)的氧化性、還原性的強(qiáng)弱，可大致歸納整理如下：

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

如果只從氧化還原反應(yīng)的角度分析，用碘量法和高錳酸鉀溶液滴定法測量蔬菜中的維生素C含量，由于蔬菜中的維生素AD、維生素B6、葉酸等物質(zhì)不會與碘單質(zhì)發(fā)生作用，卻能與高錳酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)，因此用高錳酸鉀溶液滴定所受到的干擾更大；能與碘單質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)相對較少，所以受到的干擾也較小。

綜上所述，測量蔬菜中維生素C的含量，碘量法比高錳酸鉀溶液滴定法受到的干擾少，測量準(zhǔn)確度更高，能得到相對準(zhǔn)確的維生素C測量結(jié)果。（指導(dǎo)老師：朱少祥）