Почему при реакции с йодом крахмал даёт интенсивную синюю окраску?

Окрашивание крахмала в синий цвет при взаимодействии с йодом — это классическая качественная реакция, в основе которой лежит не химическое взаимодействие с образованием новых ковалентных связей, а физико-химический процесс образования соединения включения (клатрата). Структура крахмала и роль амилозы Крахмал состоит из двух основных полисахаридов: амилозы (около 20%) и амилопектина (около 80%). Именно амилоза отвечает за появление характерного синего цвета.

• Молекула амилозы представляет собой длинную линейную цепь из остатков глюкозы.
• В водном растворе эта цепь сворачивается в спираль.
• Внутри этой спирали образуется полость (канал) определенного диаметра.

Механизм образования комплекса При добавлении йода (обычно в форме раствора Люголя, где йод растворен в йодиде калия $KI$) в растворе присутствуют полийодид-ионы, такие как $I_3^{-}$ или $I_5^{-}$.

1. Вхождение в спираль: Линейные молекулы полийодидов проникают внутрь спирали амилозы.
2. Формирование цепочки: Внутри спирали ионы йода выстраиваются в длинную электронную цепочку.
3. Перенос заряда: Между спиралью амилозы и атомами йода происходит перенос заряда. Это меняет энергетическое состояние электронов в системе.

Почему цвет именно синий? Цвет вещества зависит от того, свет какой длины волны оно поглощает.

• Свободный йод в воде имеет бурый или желтоватый цвет.
• Когда полийодиды оказываются «заперты» внутри спирали крахмала, спектр поглощения системы смещается. Комплекс начинает интенсивно поглощать свет в желто-оранжевой области спектра.
• Согласно правилам дополнительных цветов, поглощение желтого света приводит к тому, что наш глаз воспринимает оставшийся отраженный свет как темно-синий или фиолетовый.

Влияние температуры Реакция является обратимой и чувствительной к температуре:

• При нагревании спираль амилозы деформируется и «разворачивается», йод выходит из полости, и синяя окраска исчезает.
• При охлаждении структура спирали восстанавливается, йод снова входит внутрь, и синий цвет возвращается.

Роль амилопектина Амилопектин имеет сильно разветвленную структуру, поэтому он не может образовывать такие длинные и правильные спирали, как амилоза. При реакции с йодом амилопектин дает не синее, а красно-фиолетовое или бурое окрашивание, которое обычно маскируется интенсивным синим цветом амилозы. Я могу подготовить для вас описание лабораторного опыта по разрушению этого комплекса при нагревании или составить таблицу отличий свойств амилозы и амилопектина.