Název: Vitamíny Autor: Mgr. Jiří Vozka, Ph.D. Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: chemie, biologie, matematika Ročník: 5. Tématický celek: Biochemie Stručná anotace: Pracovní list je koncipován jako podklad pro laboratorní práci, která názorně žákům demonstruje důkaz a mechanismus působení vitaminu C. Dále je žákům představena titrace a sestrojení kalibrační křivky jako základní analytický postup pro stanovení určité látky. Časová dotace: Práce je koncipována na 2 vyučovací hodiny, ale jelikož je poměrně náročná je možné ji rozdělit do 2 dvouhodinovek. Učitel musí dbát na přesnou práci žáků zejména při měření kalibrační závislosti. Dále je vhodné žáky na důležitost systematické práce a rozdělování úkolů v rámci skupiny. Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu Přírodní vědy prakticky a v souvislostech inovace výuky přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projektu CZ.2.17/3.1.00/36047) financovaného z peračního programu Praha - Adaptabilita.
Pomůcky (seznam potřebného materiálu) Viz pracovní list Teorie Úkol č. 1: Důkazová reakce není specifická, ale ve středoškolském zjednodušení je akceptovatelná. Kyselina L-askorbová působí jako redukční činidlo a redukuje železitý kation za tvorby železnatého kationu, sama přitom přechází na kyselinu L-dehydroaskorbovou. H H H H + 2 FeCl 3 H H + 2 FeCl 2 + 2 HCl Vzniklý železnatý kation tvoří s červenou krevní solí modrou komplexní sloučeninu známou jako Berlínská modř. Fe 2+ + K 3 [Fe III (CN) 6 ] K{Fe III [Fe II (CN) 6 ]} Pozn. Původně se odlišovaly modři dvě Berlínská (Fe 2+ a žlutá krevní sůl) a Tunrbullova (Fe 3+ a červená krevní sůl), ale ukazuje se, že obě dvě modři jsou pravděpodobně stejná komplexní sloučenina. Úkol č. 2: Při vzniku Fehlingova činidla dochází nejprve k reakci mezi CuS 4.5H 2 a NaH, kdy vzniká světle modrá sraženina hydroxidu měďnatého, která je v nadbytku rozpustná za vzniku komplexu Cu 2+ s vinanem. Cu 2+ + 2 H- Cu(H) 2 Cu(H) 2 + Na + H H - K + - H Cu 2+ + - 2 H - + Na + + K+ H Redukční účinky kyseliny askorbové dokážeme reakcí s Fehlingovým činidlem, kdy dochází k oxidaci kyseliny askorbové na kyselinu dehydroaskorbovou a zároveň k redukci Cu 2+ na Cu + konkrétně na Cu 2, který má oranžovou barvu. Úkol č. 3: Kyselina askorbová je redukčním činidlem pro jód, který redukuje na jodid. Sama je jódem oxidována na kyselinu dehydrogenaskorbovou. Kyselé prostředí zamezuje zpětné oxidaci jodidu
na jód. V bodě ekvivalence první nezredukovaný jod vytvoří trijodidový anion I 3 -, který inkluzí do struktury amylosy (rozpustná složka škrobu)vytvoří sytě modrý komplex. Postup práce Viz pracovní list. Veškeré roztoky i činidla mohou žáci při dodržování základních pravidel bezpečnosti práce připravit sami. Vhodná alternativa je, že jednotlivé skupiny připraví roztoky i pro ostatní skupiny, což ušetří čas i spotřebu chemikálií. Další aplikace, možnosti, rozšíření, zajímavosti, Laboratorní práce může snadno doplněna o další měření (např. měření opakovatelnosti experimentu při jedné koncentraci), popřípadě o matematické zpracování výsledků. Zdroje: VDRÁŽKA, Z.: Biochemie. 2. vydání, Praha: Academia, 2007. http://www.vscht.cz/ktk/www_324/lab/texty/ana/analytika.pdf, [cit. 2013-01-25].
Pracovní list pro žáka Vitaminy Laboratorní práce číslo:. Jméno Třída Datum Úkol č. 1: Dokažte přítomnost vitaminu C v tabletě Celaskonu, v ovoci a džusech. Chemikálie Celaskon (jedna tableta obsahuje 250 mg vitaminu C, kyseliny L-askorbové), ovocné džusy, ovoce, 5% roztok chloridu železitého FeCl 3, 5% roztok hexakyanoželezitanu draselného (červená krevní sůl) K 3 [Fe(CN) 6 ], voda Pomůcky zkumavky, odměrné baňky, stojan na zkumavky, kapátka Postup práce Rozpuštěním dvou tablet celaskonu ve 100 ml vody vytvořte zásobní roztok vitaminu C (koncentrace vitaminu C 500 mg/100ml) pro celou laboratorní práci. Z každého vzorku ovoce ukrojte 5 g a rozmělněte jej s 5 ml vody ve třecí misce. Následně vzorky přefiltrujte do označených zkumavek. Do dalších označených zkumavek nalijte 5 ml ovocných džusů. Do každé ze zkumavek přidejte 2 ml roztoku chloridu železitého a promíchejte. Poté přidějte 2 ml roztoku červené krevní soli a pozorujte barevné změny. Pozorované změny Vysvětlení Úkol č. 2: Dokažte dedoxní vlastnosti vitaminu C
Chemikálie Zásobní roztok vitaminu C z úkolu 1, Fehlingovo činidlo I (6,9 g pentahydrátu síranu mědnatého ve 100 ml vody), Fehlingovo činidlo II (3,4 g vinanu sodno-draselného s 10 g hydroxidu sodného ve 100 ml vody), voda Pomůcky Kádinky, zkumavka, pipeta, balonek na pipetu, trojnožka, keramická síťka, kahan, zápalky Postup práce Do malé kádinky odpipetujte 2 ml roztoku Fehling I a 2 ml roztoku Fehling II, čímž jste vytvořili Fehlingovo činidlo. Do zkumavky vlijeme 5 ml zásobního roztoku vitaminu C a při dáme 1 ml připraveného Fehlingova činidla. Zkumavku zahřejte na vodní lázni a pozorujeme. Pozorované změny Vysvětlení
Úkol č. 3: věřte a srovnejte obsah vitaminu C ve vzorcích džusů a ovocných šťáv. Chemikálie Zásobní roztok z úkolu č. 1, jablečný a pomerančový džus, 30% kyselina octová, Lugolův roztok I 2 v roztoku KI (0,125% I 2, 1% KI), 1% roztok škrobu Pomůcky titrační baňky, byreta, pipeta, MS Excel Postup Připravte roztoky standardů o koncentracích 50, 25, 10, 5, 3, 1 mg/100 ml. Do titrační baňky odpipetujte po 25 ml roztoku o známé koncentraci, potom přidejte 2 ml 30% kyseliny octové a 3 ml 1% škrobu. Pomocí byrety titrujte vzorky roztokem jodu a zaznamenávejte spotřeby. Získané spotřeby vyneste do grafu a sestrojte kalibrační přímku. Se vzorky ovocných šťáv a džusů aplikujte stejný postup. Na základě spotřeby určete pomocí kalibrační křivky množství vitaminu C v daném vzorku. Pozorované změny Vysvětlení