03 李大壮辅导念初二的女儿学习化学

在《趣味化学》这本书中，保罗叔叔在与少年对话中提到牛奶也含有碳元素。李慧香对这点有点困惑，李大壮决定带着女儿做相关实验来验证及拓展她视野，但他觉得在家里做太危险，于是他发挥自己从事试剂仪器行业的优势找到一客户的化学实验室，自己备齐试剂及新鲜鸡蛋、新鲜纯牛奶样品后选择周末时间带着女儿过去做实验。

在客户的化学实验室里，李大壮开始指导女儿做实验。

第一个实验是验证牛奶中含有碳元素。

在李大壮的关注下，李慧香首先将一个泥三角架套住酒精灯，然后将少量牛奶倒在一个洁净的蒸发皿里，接着将它放在泥三角架上，最后点燃酒精灯。她一边用玻璃棒搅拌，一边观察现象，不一会，牛奶先是凝固然后再碳化。此时，她用灯帽将酒精灯盖灭，火焰熄灭后她揭开灯帽再重盖一次，接着她用坩埚钳将蒸发皿移到石棉垫上，然后她再往蒸发皿里倒入蒸馏水后发觉碳化了的牛奶不能溶解。

等女儿做完实验后，李大壮就对女儿说：“牛奶中将近90%是水，其余10%的主要成分是蛋白质、脂肪，加热时水不断蒸发直到水蒸发完后，牛奶开始凝固起来，而凝固物主要成分是蛋白质与脂肪，它们都含有碳、氢、氧这三种元素，此时继续加热，凝固物就会出现碳化现象。碳化后的牛奶已产生变性而不能再被水溶解。”

李慧香在父亲讲解完实验后，她终于知道牛奶中确实有碳元素，但她还是有疑问：“爸爸，我有二个疑问：第一个问题是如何证明牛奶中含有蛋白质？至于牛奶中含有脂肪就不用证明了，因为我在超市见过有全脂牛奶及脱脂牛奶卖；第二个问题是蛋白质只是凝固而不碳化可否继续溶于水呢？”

李大壮很高兴，女儿能提出问题，他继续指导女儿做实验。

第二个实验是验证牛奶中含有蛋白质。

李慧香在父亲指点下，往洁净试管里倒入10ml上下的牛奶，接着她用洁净量筒量取双缩脲试剂A 3ml，并将它倒入到牛奶中，然后她手握着试管左右摆动，待试管内溶液振荡均匀后，她又用胶头滴管吸2滴双缩脲试剂B加到牛奶中，加完后她继续左右摆动试管，不一会牛奶变成了紫色。

待女儿做完实验后，李大壮进行解释：“双缩脲试剂A是0.1g/ml的氢氧化钠水溶液，双缩脲试剂B是0.01g/ml的硫酸铜水溶液。牛奶中加入双缩脲试剂A是调节PH值，人为制造碱性环境，在碱性环境条件下加入的双缩脲试剂B，双缩脲试剂B中的硫酸铜的Cu^2+与蛋白质的肽键络合成紫色的络合物。”李慧香听完父亲的解释后又学懂了二点知识：其一牛奶中含有蛋白质；其二可用双缩脲试剂鉴定待测样品中是否含有蛋白质。

李慧香觉得好玩继续做一次蛋白质的鉴定。

她在鸡蛋壳上打个小孔让鸡蛋清流入洁净小烧杯中，然后再加入双缩脲试剂后发觉溶液不仅变紫色而且比刚才牛奶样品的颜色要深，于是她推断出鸡蛋清不仅含有蛋白质且含量要比牛奶高。她的结论得到父亲肯定，高兴得跳起来，但李大壮认为她表述不够严谨，“鸡蛋清不仅含有蛋白质且含量要比牛奶高”应表述为：鸡蛋清不仅含有蛋白质且其浓度要比牛奶高。

李慧香越做越上瘾，她在父亲指导下继续做实验。

第四个实验是蛋白质盐析实验。

李慧香在鸡蛋壳上打个小孔让鸡蛋清流入洁净小烧杯中，然后加入100ml蒸馏水，再用玻璃棒轻轻搅动一下，接着用铺有5、6层纱布的漏斗过滤鸡蛋清溶液，最后得到100ml许的鸡蛋清(蛋白质)水溶液。

在父亲建议下，李慧香先取少量蛋白质水溶液通过双缩脲试剂来鉴定溶液是水溶性蛋白质溶液后，再在父亲指点下开始制备饱和(NH4)2SO4溶液。

她先向洁净小烧杯中加80ml蒸馏水，再加入少量硫酸铵粉末，然后用玻璃棒不断搅拌使之溶解，随后她边搅拌边逐渐加入硫酸铵粉末，直到有少量粉末不能溶解后停止添加，此时她停止搅拌。待硫酸铵溶液静置一会后，李慧香将硫酸铵溶液的上层透明溶液倒入小试剂瓶里，然后再往试剂瓶里加少量硫酸铵粉末，饱和硫酸铵水溶液就大功告成了。

李慧香配制好饱和硫酸铵水溶液后就开始做盐析实验，她将5ml左右的鸡蛋清(蛋白质)水溶液倒入到洁净试管中，然后逐滴加入饱和硫酸铵水溶液，当加至4ml左右时，她看到蛋白质水溶液中明显有絮状物析出后就停止加入饱和硫酸铵水溶液。李大壮等女儿观察完后又指挥她往试管中加入大约6ml蒸馏水，一会他女儿发现那絮状物又溶解了，鸡蛋清(蛋白质)水溶液又变成透明溶液了。

此时李大壮不急着解答女儿问的第二个问题，他继续指导女儿做另一个实验——蛋白质变性实验。

李慧香将10ml左右的鸡蛋清(蛋白质)水溶液倒入到规格为25mm*100mm的洁净试管中，然后她用试管夹夹住试管放在酒精灯上加热，不一会她看到蛋白质凝结后停止加热，接着她将凝结了的蛋白质倒进一洁净小烧杯中，最后她往里加蒸馏水时发现凝结了的蛋白质不再溶解。

李慧香做完蛋白质加热实验后在父亲指导下做最后一个实验，也是蛋白质变性实验，只不过路径不同。

李慧香同样将5ml左右的鸡蛋清(蛋白质)水溶液倒入到洁净的试管中，然后她开始加入0.5%的醋酸铅溶液数滴后，试管中的蛋白质出现凝结现象，此时她往试管中加入蒸馏水后发现凝结了的蛋白质不再溶解。

李慧香做完全部实验后，李大壮开始解答她的第二个问题“蛋白质只是凝固而不碳化可否继续溶于水”，他娓娓道来：“蛋白质水溶液中加入饱和硫酸铵水溶液后，因硫酸铵是强电解质，在水中溶解度又大，一方面它与蛋白质争夺水分子，破坏蛋白质胶体颗粒表面的水膜；另一方面又大量中和蛋白质胶体颗粒上的电荷，从而随着硫酸铵浓度増大，蛋白质溶解度会降低而产生析出现象，但沉淀物如你实验见到那样可溶于水，硫酸铵水溶液这种对蛋白质的作用叫盐析，当然盐析是可逆的。另外无论你是给蛋白质加热还是加入醋酸铅溶液，结果是蛋白质凝结了不再溶于水，你加热蛋白质时只是让它凝结但无碳化，实验结果已回答了你的问题，这种现象叫变性。变性了的蛋白质是不可能再溶于水的，因蛋白质受到物理因素(如加热)或化学因素(如醋酸铅类重金属盐溶液)作用下，蛋白质会失去生理活性，其分子内部的结构和性质发生改变而导致凝结现象出现，这种改变是不可逆的，即蛋白质凝结后再不能在水中重新溶解，这种现象在化学上叫蛋白质的变性。”

李慧香听完父亲的解释后，高高兴兴地说：“爸爸，我听明白了！化学实验、物理实验太好玩了。”

李大壮呛了下女儿：“乖乖，仅仅是觉得化学实验、物理实验好玩？”

李慧香翘起嘴巴说：“我觉得好玩是指好奇，对实验中出现的物理、化学现象觉得新奇但一时难以明白其中的奥秘。”

李大壮回了句：“人不是一口吃成胖子的，学习是渐进的过程，随着你逐渐长大，你学识越来越丰富，你会越来越懂世间万物的真谛！但物理、化学是实验科学，要描写物理、化学规律，要用到数学工具，所以学好物理、化学的前提是数学要好。”

李慧香自豪地说：“我对数学很有信心，爸爸就不要担心了。”

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