Kennen Sie die Eigenschaften von Stärke?

Stärke hat die Eigenschaft, sich blau zu verfärben, wenn sie Jod ausgesetzt wird, was durch die strukturellen Eigenschaften der Stärke selbst bestimmt wird. Stärke ist ein weißes, amorphes Pulver, das aus 10 bis 30 % linearer Stärke und 70 bis 90 % verzweigter Stärke besteht. Wasserlösliche Amylose kräuselt sich durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen zu einer Spirale. Bei Zugabe von Jodlösung werden die Jodmoleküle der Jodlösung in die Lücken der Spiralstruktur eingebettet und mit Hilfe der Van-der-Waals-Kraft mit linearer Stärke zu einem Komplex verknüpft. Dieser Komplex kann sichtbares Licht außer blauem Licht (mit einem Wellenlängenbereich von 400–750 nm) gleichmäßig absorbieren und so die Stärkelösung blau erscheinen lassen.

Der Farbmechanismus von Stärke und Jod besteht darin, dass lineare Stärke blau wird, wenn sie auf Jod trifft, verzweigte Stärke wird violett-rot, wenn sie auf Jod trifft, und Dextrin wird blau, lila, lila, orange und andere Farben, wenn es auf Jod trifft. Diese Farbreaktionen weisen eine hohe Empfindlichkeit auf und können als quantitative und qualitative Methode zur Identifizierung von Stärke sowie zur Analyse des Jodgehalts verwendet werden. Es wird in der Textilindustrie verwendet, um die Vollständigkeit der Stoffentschlichtung zu messen. Warum erscheint Jod in verschiedenen Farben, wenn es mit Stärke oder Dextrin in Kontakt kommt?

Bisher ging man davon aus, dass Stärke Jod adsorbieren kann, wodurch sich die Wellenlänge des von Jod absorbierten sichtbaren Lichts zu kürzeren Wellenlängen verschiebt und die braune Jodlösung blau wird. Ebenso können verzweigte Stärke und Dextrin Jod adsorbieren, allerdings variiert der Adsorptionsgrad, was zu unterschiedlichen Farben führt. Die starke Grundlage für diese Erklärung ist, dass die blaue Farbe der Jodstärkelösung beim Erhitzen verschwindet. Es wird angenommen, dass dies auf den Anstieg der molekularen kinetischen Energie nach dem Erhitzen zurückzuführen ist, was zu einer Desorption führt.

In den letzten Jahren wurden fortschrittliche Analysetechniken wie Röntgen- und Infrarotspektroskopie zur Untersuchung der von Jod und Stärke gebildeten blauen Verbindungen eingesetzt. Dabei wurde nachgewiesen, dass die Farbentwicklung von Jod und Stärke hauptsächlich auf die Bildung von Einschlusskomplexen zurückzuführen ist aus Adsorptionsgründen. Was ist ein Verbundwerkstoff? Amylosestärke besteht aus α-Glukosemolekülen, die zu einer langen Spiralform kondensieren, wobei außerhalb jeder Glukoseeinheit noch Hydroxylgruppen freiliegen. Jodmoleküle interagieren mit diesen Hydroxylgruppen und bewirken, dass sie sich in die Achse der Stärkespirochäten einbetten. Die Wechselwirkung zwischen Jod und Stärke wird als Einschlusskomplex bezeichnet, und das resultierende Produkt wird als Einschlusskomplex bezeichnet.

In dem aus Stärke und Jod gebildeten Einschlusskomplex ist jedes Jodmolekül mit 6 Glucoseeinheiten koordiniert und die Stärkekette ist spiralförmig mit einem Durchmesser von 0,13 µm gewickelt. Das Jodmolekül befindet sich auf der Achse der Spirale.

Die Farbe des aus Stärke und Jod gebildeten Einschlusskomplexes hängt vom Polymerisationsgrad oder dem relativen Molekulargewicht der Stärke ab. Innerhalb eines bestimmten Bereichs des Polymerisationsgrads oder des relativen Molekulargewichts ändert sich die Farbe des Einschlusskomplexes mit zunehmendem Polymerisationsgrad oder relativem Molekulargewicht von farblos, orange, hellrot, violett nach blau. Wenn beispielsweise der Polymerisationsgrad linearer Stärke 200–980 beträgt oder der relative Molekulargewichtsbereich 32.000–160.000 beträgt, ist die Farbe des Einschlusskomplexes blau. Verzweigte Stärke mit vielen Verzweigungen hat einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 20–28 an der geraden Kette, was zu einem violetten Einschlusskomplex führt. Der Polymerisationsgrad von Dextrin ist geringer und erscheint bräunlichrot, rot, hellrot usw. Die folgende Tabelle zeigt den Polymerisationsgrad von Stärke und die Farbe der erzeugten Jod-Einschlusskomplexe. Tabelle 7-1 Polymerisationsgrad von Stärke und Farbe der Jod-Einschlusskomplexbildung. Polymerisationsgrad der Glucoseeinheiten 3,8 7,4 12,9 18,3 20,2 29,3 34,7 oder höher

Die Farbe des Einschlusskomplexes ist farblos, hellrot, braunrot, violett, blauviolett und blau. Der aus Stärke und Jod gebildete Einschlusskomplex ist bei pH 4 am stabilsten, sodass seine Farbreaktion in leicht sauren Lösungen offensichtlich ist.

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