Витамин C
Определите, сколько в соке витамина C!
Проведите этот опыт с нашей подпиской!
Этот эксперимент, как и томатный сок, входит в набор Химия напитков. Подпишитесь и получите всё, что понадобится для проведения этого эксперимента дома.
Безопасность
- Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
- Проводите эксперимент на подносе.
- Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
- Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
- Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 10 лет.
- Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
- Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
- Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
- Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
- Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.
- В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
- В случае проглатывания реагентов промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
- В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
- В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
- В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
- В случае травм всегда обращайтесь к врачу.
- Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
- Данный набор опытов предназначен только для детей 10 лет и старше.
- Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
- Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
- Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
- Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать содержание витамина С в соке?
Для тех, кому не терпится узнать ответ, сразу приведём формулу:
В 100 мл сока содержится 3.3мг *(количество капель)=X мг витамина С.
Если же вам стало интересно, откуда появилось число «3.3», ниже приведены расчёты. Они будут непростыми. Готовы? Поехали!
Концентрация раствора йода составляет 0.05 моль на литр. В одном миллилитре содержится 0.05/1000= 0.00005 моль йода. 1 мл вмещает примерно 33 капли. Значит, в 1 капле содержится 0.00005/33=0.0000015 моль или 0.0015 ммоль йода.
Йод реагирует с витамином С (аскорбиновой кислотой) в соотношении 1:1, т.е. одна капля йода реагирует с 0.0015 ммоль кислоты. Молярная масса кислоты =176 г/моль. Отсюда масса аскорбиновой кислоты = 0.0015 ммоль*176 г/моль =0.27мг.
Обычно содержание питательных веществ в продуктах приводится на 100 мл объёма. Объём пробы составляет 8 мл, т.е. полученное нами число надо умножить на 100/8=12.5. Получается 0.27мг*12.5=3.3мг.
Итоговая формула: в 100 мл сока содержится 3.3мг *(количество капель)=X мг витамина С.
Пипетка забилась натёртым картофелем, и я не могу набрать раствор.
Промойте пипетку под проточной водой и удалите засор. Когда будете отбирать раствор снова, немного наклоните стакан, чтобы избежать повторного всасывания картофеля. Если в пипетку всё же попали маленькие частички – ничего страшного, проведению опыта это не навредит.
Для чего мы готовили второй образец?
При титровании раствора очень важно иметь под рукой исходный образец, с которым анализируемая проба будет сравниваться после добавления каждой капли. Дело в том, что при монотонной работе глаз быстро теряет чувствительность к изменениям цвета – другими словами, «замыливается». Чтобы не упустить «конечную точку титрования», после каждой добавленной капли йода перемешивайте содержимое стаканчика и сравнивайте его по цвету с раствором в пробирке (исходным образцом). Когда раствор в стаканчике станет грязно-зелёным, запишите количество добавленных капель.
Что делать, если цвет сока резко поменялся, и я не успел посчитать точное количество капель?
Приготовьте новую пробу: возьмите чистую пробирку и отмерьте ей цитрусовый сок. Перелейте его в новый стаканчик. Продолжайте опыт с шага 7. На этот раз тщательно перемешивайте содержимое стаканчика после каждой добавленной капли и не забывайте сравнивать цвет исследуемого раствора с образцом в пробирке.
Другие эксперименты
Пошаговая инструкция
Измельчите на тёрке сырой очищенный картофель. Переложите в стеклянный стакан получившееся «пюре» до нижней отметки «50».
Наберите в стакан холодной воды до нижней отметки «50».
Наполните пробирку цитрусовым соком.
Перелейте сок из пробирки в пластиковый стаканчик.
Приготовьте образец для сравнения: снова наполните пробирку цитрусовым соком.
Закройте пробирку крышкой.
Отмерьте пипеткой 1 мл жидкости из стеклянного стакана.
Вылейте содержимое пипетки в пластиковый стаканчик с соком.
Добавьте в стаканчик 1 каплю 0.05М раствора йода.
Перемешайте смесь, покачивая стакан.
Сравните содержимое стаканчика и пробирки: если после добавления раствора йода I2 цвет жидкостей остался одинаковым, повторяйте шаги 9–11. Внимательно считайте, сколько раз вы добавляли йодный раствор!
Когда цвет раствора в стаканчике изменится на грязно-зелёный, запишите число добавленных капель I2 и завершите эксперимент.
Утилизация
Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором. Растворы слейте в раковину и затем тщательно промойте её водой.
Что произошло
Как определить содержание витамина С в соке?
Постарайтесь предельно внимательно посчитать количество капель, понадобившихся для изменения цвета раствора. После этого полученное число нужно умножить на 3,3 (этот множитель был вычислен нами специально для этого опыта и подходит для расчетов только при строгом следовании инструкции к эксперименту). Так вы и определите количество миллиграммов витамина C в 100 мл сока.
Проведённый эксперимент является непростым. Это – самое настоящее количественное определение вещества методом титрования. Смысл титрования состоит в том, что реагент известной концентрации (в нашем случае это раствор йода) по каплям добавляется к реагенту неизвестной концентрации (витамин C в соке) до прекращения химической реакции. Чтобы определить момент прекращения реакции, в раствор анализируемого вещества очень часто добавляют индикатор, изменяющий цвет в этой точке (мы использовали крахмал из картофеля).
Специально для того чтобы провести точный расчет концентрации витамина С, мы произвели все необходимые вычисления. Мы учли количество йода в каждой добавляемой капле, объем пробы сока и то, что одна молекула йода реагирует с одной молекулой аскорбиновой кислоты. В результате и было получено магическое число «3,3», на которое мы рекомендуем умножить количество «потраченных» капель йода и определить таким образом точное количество витамина С в соке.
Вы можете получить это число самостоятельно. Концентрация I2 указана на баночке с раствором (0,05 М, т.е. 0,05 моль йода в 1 литре, т.е. 1 000 мл раствора). Молярная масса витамина С равна 176 г/моль. Будем считать, что весь витамин С полностью прореагировал с йодом, причем на каждую молекулу йода по реакции расходуется одна молекула аскорбиновой кислоты (витамина С). Объем капли мы считаем равным 0,03 мл (значит, 1 мл – это целых 33 капель!). Присылайте свои расчеты на адрес support@melscience.com – мы с удовольствием их обсудим! Не забудьте указать в теме сообщения: «#витаминС». Успехов!
Зачем в эксперименте использовать картофель?
В картофеле содержится большое количество крахмала. Благодаря этому он не только питателен и сладковат на вкус в вареном виде, но и может стать участником нашего опыта!
Крахмал способен реагировать с йодом I2, который мы по каплям добавляем в сок. При этом образуется окрашенное в темно-синий цвет соединение. Вы можете это легко проверить, капнув раствор йода на сырой картофель: на коричневом «йодном» фоне практически сразу появятся темно-синие, почти черные пятна.
В эксперименте нам нужно точно определить, когда в растворе окажется свободный молекулярный йод I2. Он там может появиться, только когда закончится весь витамин C (он же – аскорбиновая кислота). Ведь йод достаточно быстро взаимодействует с витамином С, и после этого его уже нельзя будет обнаружить с помощью крахмала.
Но это взаимодействие (между йодом и аскорбиновой кислотой) происходит не мгновенно. Поэтому мы можем наблюдать изменение цвета при добавлении каждой капли йода. Однако йод образует с крахмалом достаточно неустойчивое соединение –клатрат, или соединение включения.
Объяснить это явление можно довольно просто. Крахмал – это достаточно большая молекула со сложной пространственной структурой. Она длинная и гибкая. Цепочки атомов переплетаются в молекуле крахмала, примерно как наушники запутываются в кармане. Когда таких переплетений становится много, они формируют канальцы и полости, в которые йод проникает подобно тому, как мы с вами можем пролезть сквозь ветки и кустарники на небольшую полянку в лесу. Там йод может оставаться достаточно долго. Однако, если предложить йоду более интересную альтернативу (например, реакцию с витамином С), он незамедлительно выберет именно ее.
В итоге йоду несложно покинуть такой «канал» ради того, чтобы вступить во взаимодействие с витамином С, и тогда синяя окраска вновь исчезает.
Для чего мы добавляем к соку йод?
Наверняка вы слышали, что в цитрусовом соке содержится витамин C – аскорбиновая кислота C6H8O6. Она является антиоксидантом, а это означает, что при попадании в организм окислителей аскорбиновая кислота принимает на себя их удар первой. В том числе и поэтому цитрусовые соки весьма полезны, если их пить в разумных количествах.
Йод I2 – тоже окислитель, а значит, аскорбиновая кислота может вступить с ним в реакцию. Это и происходит в нашем случае!
В цитрусовом соке при добавлении йода витамин C окисляется (то есть отдает свои электроны йоду):
Или же (с точки зрения йода):
Что же такое антиоксиданты? Это самые разные природные химические вещества, совершенно не похожие друг на друга по строению. Но зато у них есть общие отличительные свойства.
• Во-первых, они находятся в тканях тех или иных живых организмов (синтезируются внутри растений, животных и человека или же поступают в организм вместе с пищей).
• Во-вторых – участвуют в различных химических процессах, протекающих в ходе жизнедеятельности.
• В-третьих – легко вступают во взаимодействие с опасными для организма агрессивными окислителями, поступающими извне или образующимися в ходе естественных процессов.
Собственно, именно из-за свойства легко окисляться, принимая первый удар на себя, эти соединения и называются антиоксидантами (буквально: против окислителей). Самыми агрессивными и опасными окислителями в организме человека являются вещества, называемые свободными радикалами. В норме они образуются в процессе клеточного дыхания, а также под действием солнечного света. К нейтрализации таких опасных продуктов жизнедеятельности организм всегда готов. Но, помимо «штатных» свободных радикалов, в организм часто попадают чужеродные токсичные вещества, в ходе нейтрализации которых образуются «непредусмотренные» агрессивные радикалы. Витамин С и другие антиоксиданты способствуют «обезоруживанию» этих веществ.
Какие же вещества, помимо аскорбиновой кислоты, обладают антиоксидантными свойствами? Это некоторые витамины, например, токоферол (витамин Е), бета-каротин (витамин А) и близкие к нему по строению каротиноиды, содержащиеся в оранжевых и красных плодах. Близким родственником каротиноидов является и ликопин, придающий красный цвет помидорам и арбузам – он также обладает антиоксидантной активностью. Пигменты, окрашивающие цветки, плоды и листья некоторых растений в сиреневый, розовый, фиолетовый и синий цвета – антоцианы – также относятся к антиокислительным агентам. Для получения нужного количества антиоксидантов из пищи не стоит игнорировать овощи, зелень, ягоды и фрукты – старайтесь употреблять их в достаточных количествах.
Кстати, вместе с MEL Chemistry вы сможете ознакомиться с химическими свойствами таких антиоксидантов как «Антоцианы» и «Ликопин».
Подходят ли для эксперимента какие-то другие соки, кроме цитрусовых?
В этом опыте вам отлично подойдут апельсиновый, грейпфрутовый и лимонный соки. Но может быть, и какие-то другие? Конечно! Главное – чтобы в этом соке было достаточно витамина С и был хорошо виден синий цвет – сигнал того, что витамин С внутри закончился. Например, неплохо подходят персиковый или абрикосовый соки.
Чем следует руководствоваться при выборе сока (напитка) для эксперимента? Это вы сможете узнать в разделе «Развитие эксперимента».
Подпишитесь на наборы MEL Chemistry и проведите эти опыты у себя дома!
Источник