還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)一定需要水浴加熱嗎*

舒端陽 劉海濤

（1 廣東省梅州市豐順中學(xué) 廣東梅州 514300 2 淮南師范學(xué)院生物工程學(xué)院 安徽淮南 232038）

1 實(shí)驗(yàn)背景

2名學(xué)生在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)銀鏡反應(yīng)時(shí)，將葡萄糖加到銀氨溶液后沒有水浴加熱， 竟然在試管壁上也有一層銀析出。

此案例引起筆者的思考， 通過仔細(xì)翻閱學(xué)生的化學(xué)教材后， 筆者發(fā)現(xiàn)對于銀鏡反應(yīng)教材是這樣描述的［1］：銀氨溶液中的在潔凈的試管里加入1 mL 2%的AgNO3溶液，然后搖動(dòng)試管，同時(shí)逐滴滴入2%的稀氨水， 直至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止（此時(shí)的溶液叫做銀氨溶液）。 再滴入3 滴乙醛（或還原糖），振蕩后將試管放在熱水中溫?zé)?。觀察是否有光亮而均勻的銀鏡產(chǎn)生， 進(jìn)而判斷乙醛（或還原糖）能否將銀氨溶液中的銀離子還原為銀單質(zhì)。

作為一名生物學(xué)教師，筆者想到生物學(xué)教材中也有還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)， 不過不是與銀氨溶液，而是與斐林試劑發(fā)生作用生成磚紅色沉淀。一處是在必修1 中關(guān)于還原糖的鑒定［2］，一處是在必修3“探究土壤微生物對淀粉的分解作用”［3］。 對于還原糖與斐林試劑的反應(yīng)，必修1 指出應(yīng)采取50~65℃水浴加熱， 而必修3 沒有提及水浴加熱和溫度的控制，只是給出一幅彩圖——將盛有反應(yīng)物的試管直接放在酒精燈的外焰處加熱，結(jié)果出現(xiàn)磚紅色。

生物學(xué)教材必修1 和必修3 中的溫度設(shè)置是不一樣的，如果必修3 直接將反應(yīng)物放在酒精燈外焰上加熱， 溫度很容易超過65℃。 筆者思考，因?yàn)檫@2 個(gè)反應(yīng)的本質(zhì)都是還原糖中游離的醛基被氧化，可為什么在不同的溫度下都可以進(jìn)行？ 有何規(guī)律？ 帶著以上疑問，筆者設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

2 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

燒杯、試管、水浴鍋、試管架、溫度計(jì)、標(biāo)簽紙、計(jì)時(shí)器、0.2 g/mL 的葡萄糖溶液、斐林試劑（現(xiàn)配現(xiàn)用，A 液為0.1 g/mL 的NaOH，B 液為0.05 g/mL的CuSO4）、2%的AgNO3溶液、2%的氨水。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

1）選取6 支清潔的試管分別編號1～6，每管加入2%的AgNO3溶液直至1 mL， 隨后用膠頭滴管加入2%的氨水，邊滴邊振蕩，直至試管中最初出現(xiàn)白色絮狀沉淀剛好溶解時(shí)為止， 此時(shí)得到的溶液為銀氨溶液，主要成分為氫氧化二氨合銀。

2）沿試管壁逐滴加入4、5 滴葡萄糖溶液，輕輕搖勻，分別放入常溫和30℃、40℃、50℃、60℃、70℃的水浴鍋中，觀察并記錄試管壁析出銀的時(shí)間。

3）另取8 支清潔的試管，編號1～8，每支試管加入葡萄糖溶液1 mL，在向各試管中同時(shí)加入斐林試劑的A 液和B 液0.5 mL，搖勻后分別放入常溫和30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的水浴鍋中， 觀察試管中的顏色變化并記錄出現(xiàn)磚紅色沉淀的時(shí)間。

4）以上各組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，統(tǒng)計(jì)每次反應(yīng)時(shí)間求平均值。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1）銀鏡反應(yīng)中各試管析出銀的時(shí)間。

表1 銀鏡反應(yīng)中各試管析出銀的時(shí)間

2）斐林試劑與葡萄糖的反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)過程中顏色變化： 試管中的溶液由藍(lán)變綠，再變成紅棕色，最后生成磚紅色沉淀物。 實(shí)驗(yàn)中各試管出現(xiàn)磚紅色沉淀的時(shí)間如表2。

表2 實(shí)驗(yàn)中各試管出現(xiàn)磚紅色沉淀的時(shí)間

5 分析與討論

1）本實(shí)驗(yàn)分2 個(gè)部分，分別是葡萄糖與銀氨溶液、斐林試劑進(jìn)行反應(yīng)。與斐林試劑的反應(yīng)設(shè)置了常溫、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃共8 個(gè)梯度，結(jié)果表明溫度越高反應(yīng)越快；而銀鏡反應(yīng)時(shí)沒有設(shè)置80℃、90℃實(shí)驗(yàn)組，這是由于考慮到銀氨溶液在高溫下可能會(huì)生產(chǎn)易爆的疊氮化銀，但通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可以推斷在更高的溫度下，銀鏡反應(yīng)的速度也會(huì)加快。

2）葡萄糖與銀氨溶液、斐林試劑的反應(yīng)本質(zhì)是一樣的， 都是葡萄糖中游離的醛基被氧化成羧酸化合物，同時(shí)銀氨溶液中的Ag+被還原成單質(zhì)銀吸附在試管壁，而斐林試劑中的Cu2+被還原成Cu2O（磚紅色的沉淀物）， 說明化學(xué)和生物學(xué)在學(xué)科間有密切的聯(lián)系， 化學(xué)或生物學(xué)教師在課堂中如果能將這2 個(gè)實(shí)驗(yàn)相串聯(lián)， 可以起到知識的融會(huì)貫通，加深學(xué)生對知識的理解和記憶。

3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)葡萄糖與銀氨溶液、斐林試劑的反應(yīng)都可以在常溫下進(jìn)行， 但隨著水浴溫度的不斷升高，出現(xiàn)反應(yīng)結(jié)果的時(shí)間不斷縮短，且溫度越高反應(yīng)速率越快。分析原因，可能是較高的溫度使反應(yīng)物分子獲得較高的自由能，運(yùn)動(dòng)速度較快，加速了分子之間碰撞的概率，反應(yīng)速率也加快；而在常溫下，物質(zhì)碰撞的概率較低，因此反應(yīng)所需的時(shí)間較長， 銀鏡反應(yīng)在常溫下需要18 min， 而與斐林試劑甚至1 h 才會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀。

4）通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)葡萄糖與斐林試劑在反應(yīng)過程，試管先由藍(lán)綠色變?yōu)榧t棕色，再生成磚紅色沉淀，這與教材的描述相符。但不同溫度下顏色變化的進(jìn)程有明顯差異，90℃下顏色變化很快，幾乎觀察不到紅棕色出現(xiàn)，而常溫下約40 min 后才能觀察到藍(lán)綠色漸變?yōu)榧t棕色，只有在50～60℃的實(shí)驗(yàn)組顏色變化才比較適中， 即試管中溶液在1.5 min后逐漸生成紅褐色， 而后的1～2 min 又逐步產(chǎn)生磚紅色沉淀，現(xiàn)象非常明顯。 因此筆者認(rèn)為，人教版高中生物學(xué)教材的必修1 和必修3 中針對斐林試劑鑒定還原糖的實(shí)驗(yàn)采用2 種不同的溫度并非前后矛盾。教材必修1 第18 頁是對還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)與淀粉4 類有機(jī)物的鑒定， 考慮到很多學(xué)校會(huì)開設(shè)這一部分的實(shí)驗(yàn)課， 而實(shí)驗(yàn)課往往只有45 min，因此如果水浴加熱的溫度過低，還原糖的反應(yīng)時(shí)間過長，無法在1 節(jié)課內(nèi)完成，若溫度過高則反應(yīng)又過快，無法有效觀察到顏色漸變的過程，對于剛剛進(jìn)入高中的學(xué)生無法使其產(chǎn)生較強(qiáng)的感性認(rèn)識， 而選擇50～65℃進(jìn)行操作既能滿足課堂時(shí)間的要求， 也能有效地對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和記錄。必修3 第103 頁“探究土壤微生物對淀粉的分解作用”是建立在必修1 實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用斐林試劑只要檢驗(yàn)磚紅色沉淀并且現(xiàn)象越明顯，就能說明微生物對淀粉的分解越徹底， 并不需要觀察到顏色漸變的過程， 因此采用酒精燈外焰直接加熱可以很快鑒定出結(jié)果。