碘与淀粉为何显现颜色差异？

将碘加入淀粉溶液中，会呈现不同的颜色，有红色的、紫色的、棕色的、蓝色的等。这是为什么呢？

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淀粉是植物细胞中最重要的多糖，是由多个葡萄糖单元连接而成的同多糖，即是由D-葡萄糖单元缩合而成的，如图46所示。

图46　D-葡萄糖

淀粉中含直链淀粉（如图47所示）和支链淀粉（如图48所示）。

图47　直链淀粉

直链淀粉是由D-葡萄糖通过-1，4-糖苷键缩合而成的无分支的糖链。

图48　支链淀粉(www.xing528.com)

支链淀粉中除了含有直链内的α-1，4-糖苷键外，每隔20—30个单糖单元就会出现一个分支，在分支处葡萄糖单元之间由α-1，6-糖苷键连接。它是由D-葡萄糖通过α-1，4-糖苷键缩合而成的无分支的糖链。

淀粉分子内每个葡萄糖单元之间都有一定的角度，所以淀粉链形成有规律的螺旋结构。直链淀粉，聚合度为200—980，相对分子质量为32 000—160 000时，它的二级结构为左手螺旋结构（如图49所示），每旋转一周含有6个葡萄糖单元，螺距为0.8 nm，螺旋直径为1.4 nm。所以，淀粉特有的螺旋结构赋予其一个特殊的生物学性质，即每个螺旋可以结合一个碘分子，其颜色为蓝色，当有超过连续6个螺旋都结合碘分子后，即碘液中碘分子嵌入螺旋结构的空隙处，并通过范德华力与直链淀粉联系在一起，形成一种相对分子质量较大的复杂化合物，它能均匀地吸收除了蓝色以外的其他可见光，因此使淀粉呈蓝色。直链淀粉溶液呈蓝色，在620—680 nm处有最大光吸收。

支链淀粉结构中有分支存在，二级结构没有明显的螺旋结构，结合碘分子后溶液一般呈紫色或紫红色，在530—555 nm处有最大光吸收。

图49　直链淀粉二级结构示意图

实验证明淀粉跟碘生成的包合物在常温下pH=4时最稳定，所以其显色反应在弱酸性溶液中现象最明显。

当加热淀粉与碘的混合溶液时，范德华力被破坏，螺旋结构变松散，碘与淀粉形成的复杂化合物被破坏，蓝色消失；当溶液冷却后，碘与淀粉又形成复杂化合物，溶液又变蓝色。