藍瓶反應

藍瓶反應 (blue bottle reaction) 是由 1963 年的 Campbell⁵⁷在其文獻中 (Kinetics-Early and Often) 所提及而大受歡迎，錐形瓶內為葡萄糖

(glucose)、氫氧化鈉 (sodium hydroxide) 及亞甲基藍 (methylene blue，

MB) 混合後的水溶液，亞甲基藍為一染料，在氧化態下呈現藍色，而於 環原態時則呈現透明無色，稱為無色亞甲基藍 (leucomethylene blue，

LMB)，於此反應下，葡萄糖與氫氧化鈉反應形成 glucoside 作為還原劑 之角色，而氧氣則是作為氧化劑，所以當搖晃瓶子時，空氣中的氧氣會 化態之亞甲基藍與 glucoside 作用時則是較慢的反應，故當搖晃瓶子時可 以於較短時間內觀測到溶液變為藍色，而靜置溶液須花較長時間才能觀 測到由藍色變為無色的過程。1999 年 Cook⁵⁸等人也表示以此藍瓶反應作 為動力學上課之教材，藉由觀測反應過程進一步地推導反應機構。

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圖 2-28 藍瓶反應之速率方程式⁵⁷

藍瓶反應內含物包括葡萄糖、亞甲基藍及氫氧化鈉三者混和之水溶液，

於 1994 年時 Williams⁵⁹等人發表的文獻內提到，藍瓶反應除了以葡萄糖 及亞甲基藍作為反應物外，還有其他物質可替換作為反應物，以亞甲基 藍來說，其屬於 thiazine 結構之化合物 (圖 2-29)，屬於 thiazine 結構之 其他染料理論上也會有相同效果 (如 Azure A 或是 Toluidine blue 等)，作 者們發現這些結構類似的染料，於鹼性有氧之葡萄糖水溶液下會也與亞 甲基藍有同樣表現。除了結構相似的染料可互相替換外，醣類反應物也 不僅只有葡萄糖可用來進行實驗，其他例如 D-Galactose 或是 D-Fructose 等也可作為反應物，而醣內物質內又以 D-Ribose 進行實驗時有最快的反 應速率，以 D-Mannose 作為反應物時則有最慢的反應速率。而 1997 年 Mosher⁶⁰等人也有利用不同的染料指示劑進行實驗，然而不同染料的氧 化及還原狀態所呈現之顏色都不相同，所以進行震盪時產生的顏色變化 也不同。

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圖 2-29 thiazine 結構⁵⁹

由於綠色化學的提倡，2003 年 Noble⁶¹等人提出以傳統方式進行藍瓶 反應實驗時的兩大問題，一為傳統上會使用氫氧化鈉或氫氧化鉀作為鹼 性反應環境之來源，而此鹼有強烈腐蝕性疑慮，二則為傳統上皆使用大 量反應物來進行反應，使得用量消耗大，而綠色化學強調使用更安全的 溶劑和反應條件，以及防止過多廢液產生，於是作者們欲利用對環境影 響較溫和且用量更少之反應物進行反應。實驗上依然使用亞甲基藍及氧 氣作為染料及氧化劑，而還原劑的部分則是以維他命 C 替換，並以碳酸 氫鈉調整 pH 值到 3，而亞甲基藍經由維他命 C 還原後會產生淡綠色色調。

此溶液與氧氣反應後卻不易進行氧化反應，於是藉由添加銅做為催化劑，

使 LMB 氧化為 MB，銅於還原反應下也有催化的效果，可以使用 CuSO4·5H2O 或是 CuCl2·2H2O 作為銅的來源。此篇文獻所提出的方法相 對於傳統方法來說，於安全及用量使用上都有助益，雖然技巧上沒這麼 完美，但以安全性來說是適合讓學生獨自動手操作的實驗。

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