اختبار اليود والنشا

اختبار اليود والنشا هو تفاعل كيميائي يُستخدم للكشف عن وجود النشا أو اليود . ينتج عن تفاعل النشا مع اليود لون أزرق داكن مائل للسواد. _[ ^{1 ] [ 2 ] ويُعدّ} التفاعل بين النشا وأيون ثلاثي اليوديد ⁽ I⁻ ) أساسًا للقياس اليودي .

وُصِف اختبار اليود والنشا لأول مرة عام 1814 من قِبَل جان جاك كولين وهنري فرانسوا غوتييه دي كلوبري ، ^{[ 3 ]} وبشكل مستقل من قِبَل فريدريش ستروماير في العام نفسه. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

في عام 1937، أجرى عالم الكيمياء الحيوية الكندي الأمريكي تشارلز إس. هانز دراسة مستفيضة حول تأثير الأميليز على النشا والتغيرات في تلوين اليود أثناء تحلل النشا، واقترح بنية حلزونية لجزيء النشا، مما يشير إلى أن الأجزاء التي تحتوي على أكثر من لفة كاملة واحدة من الحلزون قد تكون ضرورية لتلوين اليود. ^{[ 6 ]}

اقترح كارل فرويدنبرغ وآخرون، في عام 1939، بالاستناد إلى نموذج هانز الحلزوني، أن التكوين الحلزوني للأميلوز يخلق تجويفًا كارهًا للماء مبطنًا بمجموعات CH، مما يجذب جزيئات اليود ويؤدي إلى تحول في طيف امتصاص اليود، وهو ما يفسر اللون الأزرق المميز للمركب. ^{[ 7 ]}

وقد تم تأكيد هذا النموذج لاحقًا بواسطة روبرت إي. راندل وزملاؤه حوالي عام 1943، الذين استخدموا حيود الأشعة السينية والدراسات البصرية لتقديم دليل تجريبي على الترتيب الخطي لجزيئات اليود داخل حلزون الأميلوز. ^{[ 8 ]}

بدأت الأبحاث في منتصف القرن العشرين تُبرز أهمية أيون اليوديد (مقارنةً بالجزيئات المتعادلة) في تكوين المعقدات، لا سيما في المحاليل المائية. وأظهرت دراسات أجراها موخيرجي وباتاتشاريا عام 1946 أن اختلاف تركيزات يوديد البوتاسيوم يؤثر على نسبة I- إلى I2 في المعقد. كما أكد توما وفرينش عام 1960 على ضرورة وجود اليوديد لتكوين المعقدات في الأوساط المائية. ^{[ 8 ]}

بحلول ثمانينيات القرن العشرين، أصبح وجود سلاسل متعددة اليود داخل حلزون الأميلوز أمرًا مقبولًا على نطاق واسع. ^{[ 8 ]} ومع ذلك، لا يزال التركيب/البنية الدقيقة لهذه السلاسل، بما في ذلك التوازن بين اليود الجزيئي وأيونات اليود المختلفة، موضع نقاش وبحث، حيث أشارت مقالة نُشرت عام 2022 إلى أنها قد تتبادل. ^{[ 9 ]}

يُنتج أيون ثلاثي اليوديد لونًا أزرق داكنًا كثيفًا فور ملامسته للنشا. تقل شدة اللون مع ارتفاع درجة الحرارة ووجود مذيبات عضوية قابلة للامتزاج بالماء، مثل الإيثانول. لا يمكن إجراء الاختبار عند درجة حموضة منخفضة جدًا نظرًا لتحلل النشا في هذه الظروف. ^{[ 10 ]} يُعتقد أن خليط اليود واليوديد يتحد مع النشا لتكوين بوليمر متجانس متعدد اليوديد لا نهائي . وقد تم تفسير ذلك من خلال دراسة البلورات بالأشعة السينية أحادية البلورة وقياس طيف رامان المقارن . ^{[ 11 ]}

يُستخدم النشا غالبًا في الكيمياء كمؤشر في معايرات الأكسدة والاختزال عند وجود ثلاثي اليوديد. ^{[ 1 ]} يُشكّل النشا مع ثلاثي اليوديد مُركّبًا أزرق داكنًا جدًا يميل إلى السواد . مع ذلك، لا يتشكّل هذا المُركّب في حال وجود اليود فقط أو اليوديد ( ^I⁻ ) فقط. يتميّز لون مُركّب النشا بعمقه الشديد، بحيث يُمكن رؤيته بالعين المجردة حتى عند تركيز منخفض لليود يصل إلى 20  ميكرومولار عند درجة حرارة 20  درجة مئوية. ^{[ 12 ]} خلال معايرات اليود، يجب مُفاعلة محاليل اليود المُركّزة مع مُعاير، غالبًا ما يكون ثيوسلفات ، لإزالة مُعظم اليود قبل إضافة النشا. ويعود ذلك إلى عدم ذوبان مُركّب النشا-ثلاثي اليوديد، ما قد يمنع تفاعل جزء من اليود مع المُعاير. عند الاقتراب من نقطة النهاية، يُضاف النشا، وتُستأنف عملية المعايرة مع الأخذ في الاعتبار كمية الثيوسلفات المُضافة قبل إضافة النشا.

يمكن استخدام تغير اللون للكشف عن الرطوبة أو العرق، كما هو الحال في اختبار مينور أو اختبار النشا واليود.

يُعدّ النشا مفيدًا أيضًا في الكشف عن إنزيم الأميليز ، الذي يُحلّل النشا إلى سكريات. تستطيع العديد من البكتيريا، مثل بكتيريا العصوية الرقيقة (Bacillus subtilis) ، إنتاج هذا الإنزيم لمساعدة العلماء في تحديد عينات البكتيريا المجهولة. ويُعدّ اختبار النشا باليود أحد الاختبارات العديدة اللازمة لتحديد نوع البكتيريا بدقة. ^{[ 13 ]} وتتمثل النتيجة الإيجابية لاختبار البكتيريا القادرة على تحليل النشا (أي إنتاج الأميليز) في ظهور منطقة صفراء حول المستعمرة عند إضافة اليود للكشف عن النشا. ^{[ 14 ]}

على الرغم من أن اختبار اليود والنشا يُستخدم بشكل أساسي في المختبرات، فقد أظهرت التقييمات الحديثة إمكانية استخدامه سريريًا، مثل تأكيد تشخيص متلازمة هورنر . يمكن للمستشفيات ذات الإمكانيات التقنية المحدودة الاستفادة من هذه الأداة التشخيصية نظرًا لسهولة الحصول على مواردها. لإجراء الاختبار، تُجفف بشرة المريض أولًا بالكحول بتركيز 70%، ثم يُضاف محلول اليود. بعد أن تجف البشرة تمامًا، تُغطى بمادة نشوية. يؤدي تحفيز التعرق إلى تحول لون الجلد إلى الأزرق الداكن. يستطيع الأطباء حينها تشخيص الحالة إذا أظهر الاختبار تعرقًا متفاوت الشدة بين جانبي الجسم. ^{[ 15 ]}

• محلول لوغول اليودي
• قلم كشف العملات المزيفة

• كتاب فوغل في التحليل الكيميائي الكمي، الطبعة الخامسة.

• كيف يدل النشا على وجود اليود؟ ( مؤرشف بتاريخ 8 أكتوبر 1999 في موقع Wayback Machine، قسم الكيمياء العامة على الإنترنت)
• اختبار اليود ( مؤرشف بتاريخ ٢٥ مايو ٢٠١٥ في أرشيف الإنترنت على موقع براوكايزر)
• Titrations.info: المعايرة الجهدية - المحاليل المستخدمة في المعايرات اليودية