摘要 利用含碘物质(单质碘、碘酒等)作为碘熏法中碘的来源,对不同纸质材料上的潜指纹进行检验的一系列实验探究,得到了潜指纹的检验效果与所选择含碘物质及其纸张类型匹配有关的结论。同时发现,生活中常见的纸里大多含有淀粉,且淀粉在水湿润的条件下,才能与碘结合而显现出特征的蓝。 关键词 潜指纹 纸质材料 碘熏法 实验探究 碘酒
以生活中常见的医用碘酒和不同纸质材料作为化学实验用品,开展潜指纹检验实验探究与比较,同时利用化学试剂单质碘进行潜指纹检验实验探究与比较隐形茶杯,以丰富学生学习化学的内容,扩大学生学习视野,激发学生学习化学的兴趣。
1 实验目的
(1)了解碘熏法显现潜指纹的实验原理,掌握相关实验操作条件;
(2)了解纸质材料类型,知道哪些纸质材料含有淀粉;
(3)培养学生的动手操作能力和创新意识;
(4)激发学生学习化学的兴趣,体验生活中处处有化学。
2 实验原理
碘熏法是指用碘蒸气熏有潜指纹的纸时,潜指纹会被显现出来的一种实验方法。
通常是由于指纹的纹路中留有皮脂和汗液的混合物,而晶体碘是非极性的双原子分子,当其受热升华后,紫的碘蒸气会因相似相溶性而溶解在指纹的纹路中,从而使指纹显现出来[1]。
潜指纹的纹路中含有油脂,对碘具有粘附作用和吸收作用,其中不饱和脂肪酸等物质经碘化后,便会形成棕黄含二碘的硬脂酸,其化学反应是[2]:
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+I2→
CH3(CH2)7 CHCH I I (CH2)7COOH
3 实验用品
碘酒,单质碘,蒸馏水,各种类型的纸张(练习本纸,普通信纸,杂志封面,书籍纸,A4拷贝纸,普通滤纸,过滤滤纸,面巾纸,包装盒纸等)。
4 探究步骤
4.1 纸张分类
在实验之前,让学生通过查阅资料对现有纸张进行分类:a.印刷用纸;b.包装用纸;c.生活用纸;d.工业用纸。然后,把各种类型的纸张裁成100 mL烧杯口大小的纸片,备用。
4.2 潜指纹纸片的制作
在每块纸片一面的中央周围部位均匀地按上4个潜指纹印,并在纸张同一面的右下角写上纸张类型,以作标记,备用。
4.3 实验装置
碘熏法显现潜指纹实验装置如图1所示。
1.有潜指纹的纸片 2.碘酒或碘单质
或饱和碘水 3.石棉网
图1 碘熏法显现潜指纹实验装置
4.4 不同类型纸张显现潜指纹的效果
将100 mL烧杯放在三脚架上的石棉网上,向
该烧杯中加入约0.5 mL的碘酒,然后将纸片有潜指纹的一面朝下盖在烧杯口上,开始对烧杯进行加热。当有适量碘蒸气产生时停止加热,从石棉网上取下烧杯,冷却20~30 s,翻开纸片,观察实验现象,并记录。同理一般工业固废焚烧炉,分别做其他纸张的潜指纹检验实验(结果见表1)。
表1 不同类型纸张显现潜指纹的效果
编号纸张类型实验现象
1
钛雷
2
3
4
5
印刷用纸
练习本纸纸张背面和内面分别出现烧杯口径大小的淡黄痕迹和蓝痕迹,加热过程中,颜加深,4个指印嵌在蓝痕迹中,清晰可见,但纹路不是很清晰。
普通信纸纸张背面和内面分别出现烧杯口径大小的淡黄痕迹和蓝痕迹,加热过程中,颜加深,4个指印嵌在蓝痕迹中,清晰可见,但纹路不是很清晰,指纹周围呈棕黄。
杂志封面纸纸张内面出现烧杯口径大小的蓝痕迹,加热过程中,颜加深,4个指印嵌在蓝痕迹中。
书籍纸纸张背面和内面分别出现烧杯口径大小的淡黄痕迹和蓝痕迹,加热过程中,颜加深,4个指印嵌在蓝痕迹中,清晰可见,但纹路不是很清晰,指纹周围呈棕黄。
A4拷贝纸纸张背面和内面分别出现烧杯口径大小的淡黄痕迹和蓝痕迹,加热过程中,变速箱试验台颜加深,4个指印嵌在蓝痕迹中,清晰可见,纹路也很清晰,且指纹周围呈棕黄。
6
7工业用纸
普通滤纸有4个棕黄的指纹印显现在滤纸中央,但纹路不是很清晰。
过滤滤纸有4个棕黄的指纹印显现在滤纸中央,纹路很清晰。
8生活用纸面巾纸有4个棕黄的指纹印显现在面巾纸中央,但纹路不是很清晰。
9包装用纸包装盒纸纸张内面出现烧杯口大小的蓝痕迹,加热过程中,颜加深,有4个模糊的黑指印混在蓝痕迹中。
向100 mL烧杯中加入2～3粒的碘单质或约 1 mL 饱和碘水,然后把一张有潜指纹的A4拷贝纸片盖在烧杯上,开始对烧杯进行加热。当有适量的碘蒸气产生时停止加热,从石棉网上取下烧杯,冷却20~30 s,翻开A4拷贝纸片,观察实验现象,并记录。同理,分别做过滤滤纸、包装盒纸、面巾纸、普通信纸的潜指纹检验实验(结果见表2)。
表2 不同含碘物质显现潜指纹的效果
1A4拷贝纸纸张背面出现烧杯口径大小的黄痕迹,4个指印和纹路均非常清晰,指纹呈棕黄。
纸张背面和内面分别出现烧杯口大小的黄淡痕迹和蓝痕迹,加热过程中,颜均加深,指纹隐约嵌在蓝痕迹中,不是很清晰。
2过滤滤纸4个指印和纹路均非常清晰,指纹呈棕黄。指纹隐约嵌在蓝痕迹中,不是很清晰。
3包装盒纸4个指印和纹路均非常清晰,指纹呈棕黄。纸张内面有烧杯口径大小的蓝痕迹,无指印痕迹。
4面巾纸4个指印和纹路均非常清晰,指纹呈棕黄。无指印痕迹。
5普通信纸纸张背面出现烧杯口径大小的黄痕迹,4个指印和纹路均非常清晰,指纹呈棕黄。纸张背面和内面分别出现烧杯口大小的黄淡痕迹和蓝痕迹,加热过程中,颜均加深,指纹隐约嵌在蓝痕迹中,不是很清晰。
4.6 检验与验证
(1)检验纸张中是否含有淀粉
将各类型的纸张撕成碎片,浸泡在做好标记的烧杯中,30 min后,分别取浸泡液约5 mL,滴加1滴碘酒或碘水,观察实验现象,并记录(见表3)。
(2)验证有水时淀粉遇碘变蓝
向100 mL烧杯中加入2～3粒碘单质,然后把有潜指纹的湿纸张覆盖在烧杯上,开始对烧杯进行加热。当有适量碘蒸气产生时停止加热,从石棉网上取下烧杯,冷却20~30 s,翻开湿纸张,ca3780观察现象,并记录。同理,分别做其他纸张的潜指纹检验实验(结果见表4)。
表4 验证有水时淀粉遇碘变蓝
编号纸张类型实验现象
1A4拷贝纸纸张内面立即出现烧杯口径大小的深蓝痕迹,指印嵌在其中隐约可见,不是很清晰。
2过滤滤纸有淡黄指印隐约可见,不是很清晰。
3包装盒纸纸张内面立即出现烧杯口径大小的深蓝痕迹,无指印可见。
4面巾纸无指印可见。
5 实验结论
根据实验结果可知,除滤纸、面巾纸外,大多数纸张里都含有淀粉,且淀粉在有适量的水分条件下遇碘变蓝,否则不变蓝。
碘熏法显现潜指纹实验,可用多种含碘物质作为实验试剂,如单质碘、碘酒、饱和碘水等。但
是,显现潜指纹的实验效果与所选择的含碘物质及纸张类型匹配有关。如选用单质碘,可与大多数类型纸张匹配,但要求纸张应是干燥的;如选用碘酒、饱和碘水,则可与滤纸匹配,实验效果较好,因为碘酒、饱和碘水中含有水,而滤纸里不含淀粉,避免了蓝的干扰。因为水能将淀粉湿润,使淀粉膨胀,淀粉分子链伸展、张开,这时淀粉能与碘分子形成包合物而呈现特征的蓝[3]。另外,从实验结果得知,面巾纸在湿润时不能显现潜指纹,因为面巾纸里虽不含淀粉,但面巾纸很松软,湿润时更松软,致使潜指纹消失。
6 注意事项
(1)碘熏法显现潜指纹实验成功的关键是指纹的纹路中要有油脂。为了使手指上有较多的油脂王宝连,在实验之前,可将手指在自己的脸上抹一抹,然后再按指纹,因为脸上分泌的油脂较多。
(2)碘酒即医用碘酒,其中含水约50%(体积分数)。饱和碘水最好是现用现配,配制方法:取适量单质碘于大试管中,加入30 mL左右蒸馏水,充分溶解至饱和,塞上橡皮塞,备用。用时,可取上层澄清的液体。
(3)加热过程中,如有适量的紫红碘蒸气出现,可熄灭酒精灯。此时,可以利用石棉网的余热
继续实验,迅速拿走熏好的纸片,然后快速盖上另一张有潜指纹的纸片,可充分利用含碘物质,以节约实验资源。
(4)在做完碘单质显现潜指纹的实验后,可以在已显出指纹的纸张上喷撒少量的水,这时可以发现,原本呈棕黄的指纹处会变成大面积的蓝,这不但能验证淀粉在有水时遇碘会变蓝,而且更能激发学生对化学的兴趣。
(5)纸张有多种类型。印刷用纸包括铜版纸、新闻纸、轻涂纸、轻型纸、胶版纸、书写纸等;包装用纸包括白板纸、白卡纸、牛卡纸、牛皮纸、瓦楞纸、箱板纸等;生活用纸包括卫生纸、面巾纸、餐巾纸等;工业用纸包括离型纸(防粘纸)、碳素纸、绝缘纸、滤纸等[4,5]。为了增强纸张的光滑度,在纸张制作过程中可添加淀粉,而比较粗糙的纸张在制作过程中则不用添加淀粉。通过实验检验,也得出同样的结果。
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