ویتامین C چیست و چه کاربردی دارد | آرکا شیمی گستر سپیدار

واکنش های ساعتی یکی از دسته های واکنش های شیمیایی است در این مقاله به واکنش ساعتی ویتامین C یا اسید آسکوربیک می پردازیم…

در میان نمایش های شیمیایی واکنش های ساعتی همواره مورد توجه بوده اند زیرا با ایجاد رنگهای روشن و تغییر رنگ ناگهانی همراه اند.

متاسفانه تعداد سامانه های شیمیایی که اثر واکنش ساعتی را به خوبی نشان می دهند نسبتاً کم است. واکنش ساعتی ید به نام لندولت که در آن یدات و بی سولفیت همراه با نشاسته به صورت شناساگر استفاده می‌شوند و گونه‌های بسیاری از آن مثل واکنش ساعتی الد ناسا (که در آن یون جیوه به فرمول لندولت اضافه می‌شود)، احتمالاً محبوب ترین واکنشهای ساعتی هستند.

واکنش ساعتی فرمالدهید – بی سولفیت که در آن از شناساگرهای با PH متنوع استفاده می‌شود نیز موارد استفاده زیادی دارند، در حالی که بقیه واکنشهای ساعتی کمتر معمول اند. محبوبیت دائمی واکنشهای ساعتی لندولت ناشی از آسانی تهیه و سهولت استفاده از واکنشگرهای آن است که آن را به طور عمده در مدارس و دانشگا‌هها قابل استفاده کرده است.

در پی واکنش ساعتی ید بودیم که تاثیرگذاری آن مشابه با واکنشهای ساعتی لند ولت باشد با این تفاوت که بدون احتیاج به آزمایشگاه شیمی و واکنشگرها بتوان آن را به نمایش گذاشت.

برای استفاده نمایشی به ویژه برای مخاطبان عمومی، سعی می کنیم مواد شیمیایی قابل دسترسی را انتخاب کنیم که برای مصرف کننده ها عموماً شناخته شده و ایمن و قابل خرید از فروشگاههای محلی باشند و عموماً در منزل هم پیدا شوند. معلمان و نمایش دهندگان، در سطح مدارس ابتدایی هم می‌توانند این واکنش‌ها را انجام دهند. این واکنشها از مصرف بی رویه ترکیبات شیمیایی جلوگیری کرده و سبب کاهش مواد شیمیایی دورریختنی می شود.

بنابراین ما سامانه ای را تعریف می کنیم که تأثیر مشابه با آن از واکنش لندولت و الد ناسا در بیننده به دست آید. بدون اینکه از یدات و بی سولفیت یا ترکیبات جیوه استفاده شود. واکنش هیدروژن پروکسید و محلول اسیدی حاوی پتاسیم یدید و سدیم تیوسولفات یک واکنش ساعتی شناخته شده است.

امکان استفاده از آسکوربیک اسید به عنوان عامل کاهنده به جای سدیم بی سولفیت یا تیوسولفات به سرعت مورد توجه واقع شد. واکنش بین ید و آسکوربیک اسید هم سریع و هم کمی است. در حقیقت روش استاندارد برای سنجش کمی آسکوربیک اسید تیتراسیون ید سنجی است.

آسکوربیک اسید طبق معادله زیر با ید واکنش میدهد:

محصول اکسایش، یک لاکتون فعال و تحت کرنش است که به طور خود به خودی در محلول آبی به L-تریو-3،2-هگزودیولوسونیک اسیدیا 4،5،6-تری هیدروکسی 3،2-دی کتو- هگزانوئیک اسید آبکافت می‌شود:

محصول جنبی اکسایش آسکوربیک اسید هیدرو ایودیک اسید است که به آسانی باید عنصری و آب و بسیاری از عوامل اکسنده شامل هیدروژن پروکسید اکسید می شود. هیدروژن پروکسید ارزان ایمن و به آسانی در دسترس است.

بنابراین با واکنش بین هیدروژن پراکسید و آسکوربیک اسید که با واسطه ی دید سامانه انتقال الکترونی یون انجام می‌گیرد می‌تواند پایه را برای واکنش ساعتی فراهم کند.

در این ارتباط دو نکته حائز اهمیت است واکنش مستقیم بین هیدروژن پروکساید و آسکوربیک اسید نسبتاً کند است و سینتیک واکنش به گونه‌ای است که یک تاخیر زمانی مناسب را با استفاده از غلظت منطقی واکنشگرها در دمای اتاق می توان پیدا کرد مورد اخیر مورد خاصی است. زیرا هیدروژن پروکسی فقط به صورت محلول سه درصد در دست ساز مشتریان است و یاد مورد نظر به صورت تنتوری به عنوان گندزدای عمومی فروخته می‌شود.

آزمایش نشان می‌دهد که ایجاد یک واکنش ساعتی در واقع با استفاده از آسکوربیک اسید هیدروژن پراکسید و تنتورید و نشاسته امکان پذیر است.

زمان لازم برای رسیدن به نقطه پایانی واکنش ید نشاسته را میتوان با استفاده از تغییر مقدار آب مصرفی برای رقیق کردن واکنش تنظیم کرد.

آزمایش های بیشتر نشان داد که با واکنش می‌تواند با استفاده از ویتامین c موجود در قرص های مکمل تجارتی به عنوان منبع آسکوربیک اسید انجام گیرد.

با آنکه این قرص ها حاوی مقداری مواد پرکننده بی اثر و انحلال ناپذیر هستند، اما مقدار با خود واقعی این اجزا نسبتاً کم است.

حضور آنها هیچگونه اثر سوئی بر واکنش مورد نظر ما نداردبه هنگام استفاده از قرص های ویتامین c نیاز به صاف کردن نیست و این قرص‌ها به سادگی خورد و در آب حل می‌شوند تغییراتی در واکنش داده شد تا بتوان تا آنجا که ممکن است از آب پرتقال به عنوان منبعی از آسکوربیک اسید استفاده کرد. در نتیجه با واکنش ساعتی نارنجی به سیاه ایجاد می شود که مشابه ساعت اول دناسا ست که با تغییری در ساعت لند و به دست می‌آید این اقدام اصلاحی در جشن ها باعث جلب توجه و سرگرمی می شود.

قرص ویتامین C

با استفاده از قرص های ویتامین c تغییراتی بیشتری در زمان لازم برای رسیدن به نقطه پایانی ایجاد می شود.

این تنوع پذیری به این امر بستگی دارد که ویتامین c کاملاً در این قرص حل شده یا نشده باشد هنگام استفاده از وسایل آشپزخانه مثلاً فنجان و قاشق برای اندازه گیری حجم می توان تغییرات بزرگتری را در زمان رسیدن به نقطه پایانی پیش‌بینی کرد.

با وجود حساسیت آسکوربیک اسید به اکسایش توسط انواع یون های فلزات واسطه در این واکنش می توان از آب مقطر آب یون زدوده و آب شیر مناطق مختلف استفاده کرد با وجود این هنگامی که از آب شیر مناطق مختلف استفاده می‌شود تغییراتی در زمان واکنش ایجاد می شود.

غلظت های کم منیزیم کلسیم و یونهای کلرید تغییر مهمی در زمان لازم برای کامل شدن واکنش ایجاد نمیکند آزمایش ها نشان می دهند که علت آن پی هاش و ظرفیت بافری آب است برای پی بردن به علت تغییرات در زمان واکنش به هنگام استفاده از منابع مختلف آب شیر پی هاش مخلوط واکنش اندازه گیری و واکنش در محلول های بافر ای با پی هاش های مختلف انجام گرفت.

بعد از ترکیب کردن آب با محلول مادر بی تامین سی برای پی هاش این محلول محلول a مقدار حدود ۴ به دست آمد با افزودن تنتوری اود به این محلول پی هاش به حدود یک و نیم افت کرد زیرا با کاهش ید هیدرویدیک اسید به دست می‌آید معادله یکدر طول واکنش های بعدی با هیدروژن پروکسید پی هاش مخلوط واکنش تغییر قابل توجهی نکرد به منظور مطالعه بیشتر برای تهیه محلولهای ایوبی واکنش را با استفاده از محلول بافر تجاری به جای آب انجام دادیم این نتایج و نتیجه مقایسه‌ای که با استفاده از آب و قطر به دست آمده در جدول ۱ خلاصه شده است.

در هر مورد ۶۰ میلی لیتر از آب یا بافر برای آماده کردن محلول عید و ۶۰ میلی لیتر از همان مایع برای تهیه محلول بی مورد نیاز است.

بر اساس این داده ها مشاهده می شود که هر چه پی هاش به خنثی نزدیک می شود انجام واکنش سریع تر است بی رنگ بودن که نقطه پایانی در پی هاش نه را می‌توان به تسهیم نامتناسب یک به یودید و هیپو یو تیت که در پی هاش های بالا انجام پذیر است نسبت داد.

استفاده از سرکه سفید به جای آب مقطر برای تهیه محلولهای آبی نتایج مشابهی با نتایج استفاده از آب مقطر به دست می دهد برای به دست آوردن بیشترین نتایج قابل تولید استفاده از آب مقطر یا آب یون زدوده توصیه می شود آب شیر یا آب نرم هم می توان استفاده کرد ولی تکرار پذیری واکنش حتمی نیست در صورت عدم دسترسی به آب مقطر یا آب یون سو دوده از سرکه سفید استفاده می شود اما آب شیر مناسب نیست.

اسید آسکوربیک ویتامین C

بخش تجربی آسکوربیک اسید ویتامین c از شرکت آلدریچ و تنتور udeid روژن پروکسید قرص مکمل ویتامین c و محلول نشاسته از فروشگاه‌های محلی و آب مقطر از یک داروخانه خریداری شد.

حجم مایعات با استفاده از استوانه مدرج پلاستیکی از جنس پروپیلن اندازه‌گیری شد محلول آسکوربیک اسید در اثر اکسایش در هوا تخریب شده و برای به دست آمدن نتایج بهتر باید محلول تازه آن را تهیه کرد.

تنتوریوم usb ۲ درصد که به تن تولد ملایم نیز موسوم است در این آزمایش ها استفاده می شود محلول قوی تری حاوی ۷ درصدی در برخی فروشگاه ها در دسترس است ولی برای اجرای این نمایش مناسب نیست محصولی با نام مشابه به نام یک درنگ زدا در برخی نواحی فروخته می‌شود که آن هم برای استفاده در این نمایش مناسب نیست.

روش کار الف

استفاده از آسکوربیک اسید

آزمایشگاهی محلول ذخیره آسکوربیک اسید یک دهم را باید با حل کردن هزار میلی‌گرم آسکوربیک اسید در ۶۰ میلی لیتر آب تهیه کرد. حجم برابری از این محلول برف تنتوری او به آب می‌افزاییم تا محلول ای فراهم شود هیدروژن پراکسید و حدود ۳ میلیون لیتر محلول نشاسته باید به آب افزوده شود تا محلول بی بدست آید.

برای انجام واکنش محلولهای آبی را به طور همزمان درون ظرفی ریخته و خوب مخلوط می کنیم سرعت واکنش و بنابراین زمان برای تغییر در رنگ نقطه پایانی تابعی از حجم آب استفاده شده برای تهیه محلولهای و بی است حجم بیشتر آب باعث تاخیر زیادی قبل از تغییر رنگ می شود نتایج در جدول ۲ خلاصه شده است.

روش کار ب

استفاده از قرص ویتامین c

محلول ذخیره آسکوربیک اسید باید از قرص های ویتامین c که حاوی ۱۰۰۰ میلی گرم آسکوربیک اسید در ۶۰ میلی لیتر آب هستند تهیه شود.

قرصها کاملاً در آب ساییده می شوند به طوری که هیچ ذره‌ای در آب باقی نماند این محلول ذخیره باید با تنتور ایود و آب برای تهیه محلول عید ترکیب شود محلول نشاسته و هیدروژن پراکسید ۳% و آب ترکیب می شوند تا محلول به به دست آید نمونه‌ای از نتایج در جدول سه خلاصه شده است.

روش کار ج

استفاده از آب پرتقال

آب پرتقال را پیش از استفاده در دمای اتاق قرار می‌دهند تا قدری گرم شود محلول A با استفاده از اضافه کردن ۵ میلی لیتر تنتوری اود به ۲۸۰ میلی لیتر پرتقال به دست می آید.

این خطوط باید کاملاً تکان داده شود تا رنگ تیره کاملاً از بین رود پس از آن سه میلی لیتر محلول نشاسته به آن اضافه می‌شود واکنش با اضافه کردن ۵۰ میلی لیتر هیدروژن پراکسید ۳ درصد شروع می شود بالون را باید تکان داد یا برای مخلوط شدن محتویات آن را به هم زد تغییر رنگ از نارنجی بسیار تقریبا ۳۵ تا ۴۵ ثانیه زمان لازم دارد.

روش کار د

استفاده از وسایل اندازه گیری موجود در آشپزخانه

اگر وسایل مدرج در دسترس نیز محلول ذخیره ویتامین سی را میتوان از قرص های ویتامین سی که حاوی ۱۰۰۰ میلیگرم آسکوربیک اسید است از ۴ قاشق سوپخوری ۶۰ میلی لیتر آب تهیه کردن محلول a از یک قاشق چای خوری پنج ایلیت محلول ذخیره ویتامین c یک قاشق چای خوری ۵ میلی لیتر تنتورید و ۲ قاشق سوپخوری ۳۰ میلی لیتر آب تهیه می شود.

محلول به از یک قاشق سوپ خوری ۱۵ میلی لیتر هیدروژن پراکسید ۳ درصد نصف قاشق سوپخوری دو و نیم میلی لیتر نشاسته خشک و ۲ قاشق سوپخوری ۳۰ میلی لیتر آب تهیه می شود نقطه پایانی تقریباً در ۳۰ تا ۴۵ ثانیه آشکار می شود.

همانطور که گفته شد این روش کار به فاصله زمانی پیش از تغییر رنگ تنوع پذیری بیشتری نشان می دهد.

برای اجرای نمایش در مقیاس بزرگتر می تواند دو اونس مایع ۶۰ میلی لیتر تنتورید با را محلول ذخیره می توان ویتامین c به حجم کل ۶۰ میلی لیتر رساند و سپس آن را با یک و نیم پیمانه ۳۶۰ میلی لیتر آب رقیق کرد تا محلول ای بدست آید. محلول بی را می توان از اختلاط نصف پیمانه ۱۸۰ میلی لیتر هیدروژن پراکسید ۳ درصد و ۲ قاشق چای خوری ۱۰ میلی لیتر نشاسته و یک و نیم پیمانه ۳۶۰ میلی لیتر آب تهیه کرد.