对碘溶液的颜色及其影响因素的探讨，本文主要内容关键词为：溶液论文,颜色论文,因素论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
碘在不同溶剂中会呈现不同的颜色，笔者发现，有些文献[1－4]对碘在同一溶剂中所呈现的颜色的描述不尽一致，如碘溶于酒精后溶液的颜色被描述为褐色、深红色、棕色或红棕色等。为此，笔者通过一系列实验，探讨了溶剂的种类和性质、溶液的浓度、温度等因素对碘溶液颜色的影响。
一、实验内容
1.不同溶剂的碘溶液
称取0.05g的碘分别溶于10mL所选溶剂中， 观察溶解情况及所形成的碘溶液的颜色；各取少量上述溶液于试管中，分别在酒精灯上加热，微沸，观察溶液颜色是否有变化（实验结果见表1）。
2.同一溶剂不同浓度的碘溶液
分别取上述I[,2]—无水乙醇、I[,2]—CCl[,4]溶液5滴、10滴、20滴、30滴、50滴（分别用5D、10D、20D、30D、50D表示）于试管中、加1mL相应溶剂稀释，以制成几种不同浓度的溶液， 观察所得溶液的颜色（实验结果见表2）。
3.溶剂的性质与碘溶液颜色
3.1 碘与不同溶剂的作用
①分别取少量由实验1所制得的I[,2]—CH[,2]Cl[,2]溶液、I[,2]—CCl[,4]溶液、I[,2]—正己烷溶液、I[,2]—苯溶液， 盛于不同试管中，然后分别加少量无水乙醇，振荡，观察溶液的颜色是否有变化。
②分别取少量由实验1所制得的I[,2]—乙醇溶液、I[,2] —丙酮溶液、I[,2]—乙醛溶液，盛于不同试管中，然后分别加少量CCl[,4]，振荡，观察溶液的颜色是否有变化。
3.2 碘溶液与淀粉的反应
①分别取少量实验1所配制的溶液，滴于浸有淀粉液的滤纸上， 观察淀粉滤纸是否变色；分别取少量实验1所配制的溶液于试管中， 在试管口上方悬置一条浸有淀粉液的滤纸，在酒精灯上加热溶液，微沸，观察淀粉滤纸是否有变化。
②分别取少量实验2所配制的溶液，滴于浸有淀粉液的滤纸上， 观察淀粉滤纸是否变色。
③分别取少量实验2所配制的溶液于试管中， 在试管口上方悬置一条浸有淀粉液的滤纸，加热溶液，微沸，观察淀粉滤纸是否变色（实验结果见表3）。
4.测定碘溶液的紫外光谱
以溶剂作参比，分别测定实验1、2中各溶液的紫外—可见吸收光谱（光谱数据分别见表1、表2和表5）。
二、实验结果及分析
实验1的结果表明，碘溶液的颜色与溶剂的性质有很大关系， 随着溶剂的极性增加，碘溶液在可见光区的吸收峰位置（λ[,max]）向短波移动，其颜色从紫色变为棕色、褐色等（见表1）。加热， 溶液颜色没有明显变化。
从碘分子的分子轨道看，碘分子有一个反键空轨道
。通常碘蒸气的紫色可归因于
的跃迁，即最高占有分子轨道上的一个电子激发到最低未占轨道上所造成的结果。
关于碘在不同溶剂中所呈现的颜色不同，可以认为是由于碘分子溶剂化作用的结果[5]。当碘溶解在溶剂（Sov）中，溶剂（Sov ）可以看作是可以提供电子对的Lewis碱，即电子对的给予体， 如芳香族类溶剂苯，可给予π电子，醇类、醚类和胺类，是σ电子对给予体；而I[,2]具有空的反键轨道，可以作为电子接受体。对于饱和碳氢化合物或它们的氯代衍生物，由于给电子对的能力较弱，致使Sov→I[,2]相互作用较弱，对碘的影响很小，因此碘分子保留了其蒸气的颜色，呈紫色。强溶剂分子与碘连接形成Sov→I[,2]给予—接受或电荷—移动配合物，I[,2]的空的反键轨道作为电子接受体消弱了I—I键，结果轨道分裂能量增加，使跃迁能量升高，因此这些溶液在可见光区的吸收峰向短波移动。
实验2的结果表明，溶液浓度不同，溶液的颜色深浅变化很大， 如实验1制得的I[,2]—丙酮溶液显深褐色，经稀释后，其颜色随浓度的不同可显淡黄色、浅黄绿色、浅黑黄色、褐色等。无水乙醇—I[,2]和CCl[,4]—I[,2]溶液也有类似情况（见表2）。表2中的紫外光谱数据表明，溶液的颜色深浅不同，只是其在可见区的吸收峰的强弱不同，但表征溶液颜色特征的吸收峰的位置并没有变化。
将CCl[,4]滴加到H[,2]O—I[,2]溶液中，振荡，CCl[,4] 层显紫色，其原因一般认为H[,2]O，I[,2]是非极性分子， 根据相似相溶的原则，I[,2]在非极性溶剂（CCl[,4]）或极性较弱的溶剂中会有较大的溶解度，而不易溶于强极性溶剂中。但是，对于不同的有机溶剂，碘的溶解度在电子给予体溶剂中比在非给予体溶剂中往往要大（见表3）， 这是因为碘与电子给予体溶剂之间的相互作用较强，故其溶解度较大。对此的证明是：在I[,2]—CH[,2]Cl[,2]、I[,2]—CCl[,4]、I[,2]—正己烷、I[,2]—苯溶液中，分别加少量无水乙醇，振荡，溶液颜色立即变为棕色或红棕色；而在I[,2]—乙醇、I[,2]—丙酮、I[,2]—乙醛等溶液中，分别加少量CCl[,4]，振荡，溶液颜色没有变化（见表1）。
由实验3.2①可知，实验1中的溶液，能使淀粉滤纸变蓝，加热这些溶液，可观察置于试管口的滤纸变蓝。进一步的实验结果见表4。 这些实验说明，I[,2]在上述溶液中是以分子形式存在的。
比较碘溶液的紫外光谱，可以发现，除CCl[,4]—I[,2]、正己烷—I[,2]溶液外，其它溶液在紫外区（200—400nm）有1个或2个、3个较强的吸收峰（见表5）。 这可以认为是由于溶剂给予体的一个电子向基本上属于接受体的一个轨道上的跃迁而产生的[6]， 即电子转移吸收峰。在溶液里产生电荷转移吸收的必要条件是：它的一个成分必须具有电子给予体特性，而另一个成分则具有电子接受体性质，如前所述，上述碘溶液是具备这种条件的，而实际上电子转移吸收峰的存在则有力地说明了在溶液中确实生成了Sov→I[,2]配合物。
综上所述，可以得到如下结论：碘在有机溶剂中所形成的溶液的颜色，随溶剂的不同有明显的差异，这主要与溶剂的性质及溶剂化作用有关。按正己烷、CCl[,4]—CH[,2]Cl[,2]、苯—乙醇、乙醚、 乙酸乙酯、醋酸—丙酮的顺序，溶剂与I[,2] 的溶剂化作用（电子给予—电子接受作用）依次增强，其溶液的颜色依次为紫色—紫红色—棕色或棕红色—褐色。将较强的电子给予体溶剂如乙醇、乙醚加入紫色的碘溶液中，紫色溶液可立即转变为棕色。对同一溶剂来说， 溶液浓度的大小影响Sov→I[,2]配合物的浓度，故影响溶液颜色的深浅，但它并不影响Sov→I[,2]相互作用强弱， 因此溶液浓度的大小并不影响表示溶液颜色特征的最大吸收峰的位置，即可见光区的λ[,max]。由于人的视觉误差以及对颜色的描述的差异性，因此在涉及碘溶液颜色时应该说明其浓度大小。
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