什么是吲哚酚试剂

实验二 水中挥发酚的测定

一、实验目的

1、了解酚污染对水环境的影响。

2、 掌握用萃取比色法和直接光度法测定酚的原理和操作技术。

二、实验原理

酚是水体中的重要污染物，会影响水生生物的正常生长，使水产品发臭。水中酚含量超过0.3毫克/升时，可引起鱼类的回避。水体中酚的种类较多，部分酚可以挥发，本实验仅测定可被蒸馏的挥发酚。

在碱性条件和氧化剂铁氰化钾作用下，酚类与4-氨基安替比林反应，生成桔红色的吲哚酚安替比林染料，在510nm处有最大吸收。若用氯仿萃取此染料，可以增加颜色的稳定性，提高灵敏度，在460nm处有最大吸收。

该方法可测定苯酚及邻、间位取代的酚，但不能测定对位有取代基的酚。由于样品中各种酚的相对含量不同，因而不能提供一个含混合酚的通用标准。通常选用苯酚作标准，任何其它酚在反应中产生的颜色都看作苯酚的结果。取代酚一般会降低响应值，因此，用该方法测出的值仅代表水样中挥发酚的最低浓度。

三、仪器和试剂

1．721型分光光度计及1厘米和3厘米比色皿

2．500毫升全玻璃蒸馏器

3．无酚水

本实验均用无酚水，制备方法如下：

（1）置水于全玻璃磨口蒸馏器内，加氢氧化钠溶液至强碱性，滴加高锰酸钾溶液至深紫色，加热蒸馏，馏出液贮于硬质玻璃瓶中。

（2）于每升重蒸馏水中加入 0.2克活性炭，充分振摇，放置过夜，过滤，贮于硬质玻璃瓶中。

4．硫酸铜溶液

称取100克硫酸铜（CuSO4·5H2O）溶解于1升水中。

5．磷酸溶液

量取10.0毫升85%的磷酸溶液用水稀释至100毫升。

6．0.02M 溴酸钾-溴化钾溶液

称取3.2克无水溴酸钾溶于水中，加入10克溴化钾，溶解后移入1000毫升容量瓶内，稀释至刻度。

7．0.0250M硫代硫酸钠标准溶液

称取6.2克硫代硫酸钠，溶于1升煮沸后冷却的水中，加入0.4克氢氧化钠，贮于棕色瓶内，标定方法如下：

于250毫升碘量瓶中加入100毫升水、1.0克碘化钾、10毫升0.0250M重铬酸钾溶液和5毫升3M硫酸，摇匀，加塞后置于暗处5分钟，用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色。然后加入1%淀粉溶液1.0毫升，继续滴定至蓝色刚好消失，记录用量，平行做三份。

硫代硫酸钠溶液的摩尔M1为：M1=2×M2×V2/V1

8．酚标准贮备液

称取1.0克苯酚溶于煮沸后冷却的水中，稀释至1升。按下法标定：

取10.00毫升酚贮备液于250毫升碘量瓶中，加入100毫升水，10.00亳升0.02M溴酸钾—溴化钾溶液，立即加入5亳升浓盐酸，盖好瓶塞，摇匀，于暗处静置10分钟，加入1克碘化钾摇匀，5分钟后，用0.0250M硫代硫酸钠滴定呈淡黄色，再加1毫升淀粉溶液，继续滴定呈蓝色刚好消失，记录用量。用水代替酚贮备液，做空白滴定，记录用量。

酚标准贮备液（毫克/毫升）=（A-B）×M/V×（94/6）

式中：

A为空白滴定值（毫升）；

B为滴定体积（毫升）；

M为硫代硫酸钠摩尔浓度；

V为贮备酚溶液体积（10.00毫升）；

94为苯酚的摩尔质量（克）。

9．酚标准中间液

将酚标准贮备液稀释至浓度为0.10毫克/毫升。

10．酚标准使用液

吸取5.00毫升酚标准中间液于500毫升容量瓶中，用煮沸后冷却的水稀释至刻度，此溶液含酚量为1.00微克/毫升。用前2小时配制。

11．缓冲溶液

称取20克氯化氨溶于100毫升浓氨水中，调节pH 为9.8。

12．4—氨基安替比林溶液

称取2.0克4—氨基安替比林溶于水中，稀释到100毫升，用时配制。该溶液贮于棕色瓶内，在冰箱中可保存一周。

13．铁氰化钾溶液

称取8.0克铁氰化钾溶于100毫升水中，可保存一周。

14．氯仿

四、实验步骤

1.预蒸馏

量取250亳升待测水样于蒸馏瓶中，加两滴甲基橙指示剂，用磷酸溶液水样调呈橙红色（此时pH约为4）。加入5.0毫升硫酸铜溶液（如取样时已加过，则不必再加）及数粒玻璃珠，加热蒸馏，以250亳升量筒或容量瓶收集馏出液。待蒸馏出约225毫升后，停止加热。液面静止后，加入25毫升水，继续蒸馏到馏出液250毫升为止。

2．萃取比色法

（1）将250毫升馏出液转入500毫升分液漏斗中，或用移液管取部分馏出液稀释到250亳升，使溶液的酚含量不大于15微克。

（2）分别取酚的标准使用液0,0.50,1.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,15.00毫升，用250毫升煮沸后冷却的水稀释，移入 500毫升分液漏斗中。

（3）在分液漏斗内依次加入2毫升缓冲溶液，1.5毫升4-氨基安替比林溶液，混匀，加入1.5毫升铁氰化钾溶液，再混匀。静置10分钟显色。

（4）分别加入13.00毫升氯仿，剧烈振摇2分钟萃取，静置分层。

（5）擦干分液漏斗的导管内壁，塞入一小团脱脂棉，将有机相直接放入比色皿中。

（6）在460nm波长处，以氯仿为参比，用3厘米比色皿测定各标准系列的吸光度，绘制标准曲线。同时测定样品的吸光度，从标准曲线上查出对应的含酚量。

标准系列和样品的吸光度都应扣除试剂的空白值。

3．直接光度法

水样含酚浓度在0.1—5毫克/升时，可采用此法。

（1）绘制标准曲线

于50亳升比色管中分别加入0,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50毫升酚标准中间液，加入0.5毫升缓冲溶液，1毫升4—氨基安替比林溶液，混匀。加入1毫升铁氰化钾溶液，用水稀释到50毫升，再混匀。放置15分钟后，于510nm波长处，用1厘米比色皿，以试剂空白为参比，测定吸光度。绘制标准曲线。

（2）水样测定

取50毫升馏出液（含酚量小于0.25毫克）或分取适量馏出液用水稀释到50毫升，置于比色管中，按标准系列的步骤操作，测定吸光度。

五、数据处理

酚（毫克/升）=测得的酚含量/水样的体积

六、注意事项

1．水样中的酚不稳定，易挥发和氧化，并受微生物作用而损失。因此，水样采集后应加氢氧化钠保存剂，并尽快测定。

2．氧化性，还原性物质，金属离子及芳香胺类化合物对于测定有干扰，预蒸馏可除去大多数干扰物。但对污染严重的水样，蒸馏前要用下述方法消除干扰物：

（1）除氧化剂

加入碘化钾和酸后如游离出碘，说明有氧化剂存在。这时可用过量的硫酸亚铁和亚砷酸钠除去。

（2）除硫化物

用磷酸调节水样pH=4，搅拌曝气，除去二氧化硫及硫化氢。

（3）除油类

用浓氢氧化钠溶液调节水样pH为12—13，以四氯化碳提取油类，弃去有机相。加热蒸去水相中残余的四氯化碳。

3、 一次蒸馏足以净化样品。若出现馏出液浑浊，需用磷酸酸化后再蒸馏。

4、 样品和标准溶液中加入缓冲液和4—氨基安替比林后要混匀才能加入铁氰化钾，否则结果偏低。

5、 萃取比色法中，试剂空白以氯仿为参比的吸光度应在0.10以下，否则4—氨基安替比林溶液应重新配制或采用新出厂产品。

6、 当苯酚试剂呈红色时，则需对苯酚精制。方法如下：

取在水浴上融化后的苯酚，置于适量的蒸馏瓶中，插入250℃温度计，加热蒸馏，空气冷凝，注意保温，收集182--184℃的馏份。精制的苯酚冷却后，应为无色，低温时析出结晶，贮于暗处。

吲哚酚试剂（用于VC的鉴定）

将 0.1克吲哚酚粉未溶于是100ML水中

吲哚酚是吲哚的羟基取代物,

吲哚indole吲哚又称苯并[b]吡咯.无色晶体.遇光或在空气中变成黄色或红色.有粪的臭味,但其纯品在极稀浓度时却具有花香气味,可用于化妆品中.沸点253℃.熔点52℃.溶于热水、乙醇、乙醚和苯.能与蒸汽一起蒸馏.用于制茉莉型香料、染料和药物等,也用作试剂.可由煤焦油的220~260℃馏分分出,或由靛红用锌粉还原制得.也可以由脂肪醛或酮的苯腙与氯化锌或氯化亚铜一起加热合成.

底泥对苯酚的吸附作用底泥对苯酚的吸附作用引言 底泥/悬浮颗粒物是水中污染物的源和汇。水体中有机污染物的迁移转化途径很多，如挥发、扩散、化学或生物降解等，其中底泥/悬浮颗粒物的吸附作用对有机污染物的迁移、转化、归趋及生物效应有重要影响，在某种程度上起着决定作用。底泥对有机物的吸附主要包括分配作用和表面吸附。 苯酚是化学工业的基本原料，也是水体中常见的有机污染物。底泥对苯酚的吸附作用与其组成、结构等有关。吸附作用的强弱可用吸附系数表示。探讨底泥对苯酚的吸附作用对了解苯酚在水/沉积物多介质的环境化学行为，乃至水污染防治都具有重要的意义。 本实验以两种不同组成的底泥为吸附剂，吸附水中的苯酚，测出吸附等温线后，用回归法求出底泥对苯酚的吸附常数，比较它们对苯酚的吸附能力。目录页CONTENTS PAGEP1.实验目的和 实验原理P2.仪器与试剂P3.实验步骤P4.数据处理Part1实验目的和实验原理Part 1Part 2Part 3Part 4*实验目的 &实验原理实验原理实验目的 试验底泥对一系列浓度苯酚的吸附情况，计算平衡浓度和相应的吸附量，通过绘制等温吸附曲线，分析底泥的吸附性能和机理。 本实验采用4-氨基安替比林法测定苯酚。即在pH 10.0 0.2介质中，在铁氰化钾存在下，苯酚与4-氨基安替比林法反应，生成的吲哚酚安替比林染料，其水溶液在波长510 nm处有最大吸收。用2 cm比色皿测量时，苯酚的最低检出浓度为0.1 mg/L。1. 绘制两种底泥对苯酚的吸附等温线，求出吸附常数，对比它们对苯酚的吸附能力并进行分析。2. 了解水体中底泥的环境化学意义及其在水体自净中的作用。Part2仪器与试剂Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂仪器(1) 恒温调速振荡器。(2) 低速离心机。(3) 可见光分光光度计。(4) 碘量瓶：150mL。(5) 离心管：25mL。(6) 比色管：50mL。(7) 移液管：2mL，5mL，10mL，20mL。试剂(1) 无酚水：于1L水中加入0.2 g经200活化0.5 h的活性炭粉末，充分振荡后，放置过夜。用双层中速滤纸过滤，或加氢氧化钠使水呈碱性，并滴加高锰酸钾溶液至紫红色，移入蒸馏瓶中加热蒸馏，收集流出液备用。本实验应使用无酚水。 注：无酚水应贮备于玻璃瓶中，取用时应避免与橡胶制品（橡皮塞或乳胶管）接触。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(2) (2) 淀粉溶液：称取淀粉溶液：称取1g1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加沸水至可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加沸水至100 100 mLmL，冷却，置冰箱保存。，冷却，置冰箱保存。(3) (3) 溴酸钾溴酸钾溴化钾标准参考溶液（溴化钾标准参考溶液（c c1/6KBrO31/6KBrO3 = 0. 1mol/L = 0. 1mol/L）称取）称取2.784 2.784 g g 溴酸钾溶于水中，加入溴酸钾溶于水中，加入10g10g溴化钾，使其溶解，移入溴化钾，使其溶解，移入1000 mL1000 mL容量瓶中，容量瓶中，稀释至标线。稀释至标线。(4) (4) 碘酸钾标准参考溶液（碘酸钾标准参考溶液（c c1/6KIO31/6KIO3 =0.0125 mol/L =0.0125 mol/L）称取预先在）称取预先在180180烘烘干的碘酸钾干的碘酸钾0.4458 g0.4458 g溶于水中，移入溶于水中，移入1000 mL1000 mL容量瓶中，稀释至标线。容量瓶中，稀释至标线。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(5) (5) 硫代硫酸钠标准溶液（硫代硫酸钠标准溶液（cNacNa2 2S S2 2O O3 30.0125 mol/L0.0125 mol/L）：称取）：称取3.1 g3.1 g硫代硫酸钠溶于煮硫代硫酸钠溶于煮沸放冷的水中，加入沸放冷的水中，加入0.2 g0.2 g碳酸钠，释释至碳酸钠，释释至1000 mL ,1000 mL ,临用前，用碘酸钾标定。临用前，用碘酸钾标定。标定方法：取标定方法：取10.0 mL10.0 mL碘酸钾溶液置于碘酸钾溶液置于250 mL250 mL碘量瓶中，加水稀释至碘量瓶中，加水稀释至100mL100mL，加，加1g1g碘化碘化钾，再加钾，再加5mL 15mL 1：5 5硫酸，加塞，轻轻摇匀。置暗处放置硫酸，加塞，轻轻摇匀。置暗处放置5 min5 min，用硫代硫酸钠溶液滴定，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加至淡黄色，加1 mL1 mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。按下式计算硫代硫酸钠溶液浓度（按下式计算硫代硫酸钠溶液浓度（mol/Lmol/L）：）：3450125.02322VVcOHOSNa式中：式中： V V3 3 硫代硫酸钠溶液消耗量，硫代硫酸钠溶液消耗量，mL mL ； V V4 4 移取碘酸钾标准参考溶液量，移取碘酸钾标准参考溶液量，mL mL ； 0.01250.0125碘酸钾标准参考溶液浓度，碘酸钾标准参考溶液浓度，mol/Lmol/L。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(6) (6) 苯酚标准储备液：称取苯酚标准储备液：称取2 2.00 g.00 g无色苯酚溶于水中，移入无色苯酚溶于水中，移入1000 mL1000 mL容量瓶中，稀释至容量瓶中，稀释至标线（浓度为标线（浓度为2g/L2g/L）。在冰箱内保存，至少稳定）。在冰箱内保存，至少稳定1 1个月。个月。 标定方法：吸取标定方法：吸取10.00 ml10.00 ml，苯酚储备液于，苯酚储备液于250 mL250 mL碘量瓶中，加水稀释至碘量瓶中，加水稀释至100mL100mL，加，加10.0 mL 0.1 mol/L10.0 mL 0.1 mol/L溴酸钾溴酸钾溴化钾溶液，立即加入溴化钾溶液，立即加入5 mL5 mL，盐酸，盖好瓶塞，轻轻摇匀，盐酸，盖好瓶塞，轻轻摇匀，在暗处放置在暗处放置10 min10 min。加入。加入1 g1 g碘化钾，盖好瓶塞，再轻轻摇匀，在暗处放置碘化钾，盖好瓶塞，再轻轻摇匀，在暗处放置5 min5 min。用。用0.0125 mol/L0.0125 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入1mL1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去，记录用量。同时以水代替苯酚储备液作空白试验，记录硫代硫酸钠标准溶刚好褪去，记录用量。同时以水代替苯酚储备液作空白试验，记录硫代硫酸钠标准溶液滴定用量。苯酚储备液的浓度由下式计算：液滴定用量。苯酚储备液的浓度由下式计算：VcVV68.1521苯酚式中：式中：苯酚苯酚苯酚储备液的浓度苯酚储备液的浓度mg/mLmg/mL； V V1 1 空白试验中硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，空白试验中硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，mLmLV V2 2 滴定苯酚储备液时，硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，滴定苯酚储备液时，硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，mLmLV V 取用苯酚储备液体积，取用苯酚储备液体积，mLmLc c 硫代硫酸钠标准溶液浓度，硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/Lmol/L； 15.6815.681/61/6苯酚摩尔质量，苯酚摩尔质量，g/molg/mol。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(7) 苯酚标准中间液（使用时当天配制）：取适量苯酚储备液，用水稀释，苯酚标准中间液（使用时当天配制）：取适量苯酚储备液，用水稀释，配制成配制成10g/mL苯酚中间液。苯酚中间液。(8) 缓冲溶液（缓冲溶液（pH约为约为10）：称取）：称取20 g氯化铵溶于氯化铵溶于100 mL氨水中，加塞，氨水中，加塞，置冰箱中保存。置冰箱中保存。(9) 2% 4-氨基安替比林溶液：称取氨基安替比林溶液：称取4-氨基安替比林（氨基安替比林（C11H13N3O）2g溶于溶于水，稀释至水，稀释至100 mL，置于冰箱中保存。可使用，置于冰箱中保存。可使用1周。周。(10) 8%铁氰化钾溶液：称取铁氰化钾溶液：称取8g铁氰化钾铁氰化钾K3Fe(CN)6溶于水，稀释至溶于水，稀释至100 mL。置于冰箱内可保存。置于冰箱内可保存1周。周。Part3实验步骤Part 1Part 2Part 3Part 4*标准曲线的绘制&吸附实验1在9支50 mL比色管中分别加入0.0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、12.00、15.00、18.00 ml浓度为10g /mL的苯酚标准液，并用水稀释至刻度。2加0.5 mL缓冲溶液，混匀。此时pH为10.0 0.2，加4-氨基安替比林溶液1.0mL,混匀。3再加1.0 mL铁氰化钾溶液，充分混匀后，放置10 min，立即在510nm波长处，以蒸馏水为参比，用2 cm比色皿，测量吸光度，记录数据，经空白校正后，绘制吸光度对苯酚含量( g /mL )的标准曲线。1、标准曲线的绘制Part 1Part 2Part 3Part 4*标准曲线的绘制&吸附实验2、吸附实验序 号 123456苯酚储备液/mL1.03.06.012.520.025.0无酚水/mL24221912.550起始浓度0/gmL180240480100016002000取上清液/mL2.001.001.001.000.500.50稀释倍数125250250250500500表一 苯酚加入浓度系列取12只干净的150 mL碘量瓶，分为A、B两组。分别在每个瓶内放入1.0g左右的沉积物样品A、B（称准到0.0001g，以下同）。然后按表一所给数量加入浓度为2g/L的苯酚储备液和无酚水，加塞密封并摇匀后，将瓶子放入振荡器中，在251.0下，以150175 r/min的转速振荡8h，静置30 min后，在低速离心机上以3000 r/min速度离心5 min，移出上清液至50 mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，然后移出数毫升（视平衡浓度而定）至50 mL比色管中，用水稀释至刻度。按与绘制标准曲线相同步骤测定吸光度，从标准曲线上查出苯酚的浓度，并计算出苯酚的平衡浓度。Part4数据处理Part 1Part 2Part 3Part 4* 数据处理1. 计算平衡浓度（e）及吸附量（Q）。1利用平衡浓度和吸附量数据绘制苯酚在底泥上的吸附等温线。2利用三种吸附等温式拟合吸附等温线，求各自的线性方程及相关系数。34SUGGESTION 式中：0起始浓度，g /mL； e平衡浓度，g /mL； 1在标准曲线上查得的测量浓度，g /mL； n溶液的稀释倍数； V吸附实验中所加苯酚溶液的体积，mL ； W吸附实验所加底泥样品的量，g； Q苯酚在底泥样品上的吸附量，mg/g。数据处理 计算平衡浓度（e）及吸附量（Q）：补充Langmuir等温吸附方程式在1916年langmuir利用气体分子被吸附于金属固体表面的研究,提出第一个有理论根据的吸附等温方程式,由于其方程中的参数具有一定的意义,此等温方程式已被广泛应用在各种溶液的吸附系统。其方程式如下：化简得直线方程式：qr为平衡时的吸附量,Cr为平衡时的溶液浓度,qm是吸附剂饱和吸附量,K是等温吸附方程式常数。三种吸附等温式拟合吸附等温线补充Freundlich等温吸附方程式Freundlich等温吸附方程式是建立在实验基础之上的吸附理论,其方程式如下： QKC1/n化简得直线方程式:logQ=（1/n）*logC+logKK为吸附系数,n是常数,Q为平衡时的吸附量,C为平衡时的溶液浓度。三种吸附等温式拟合吸附等温线补充Redlich-Peterson等温吸附方程式Jossens等人合并Langmuir和Freundlich等温吸附方程式与Redlich和Peterson所提的等温吸附方程式相一致。此等温吸附方程式为：Q=ACr/(1+BCr)其中A、B及g为等温吸附方程式的常数,其g介于0与1之间。当g=1时,其方程式为：Q=ACr/(1+BCr),即为Langmuir等温吸附方程式。三种吸附等温式拟合吸附等温线g

才能得到吲哚,相对密度1,可以得到3-氯吲哚.又称苯并吡咯；粪便中含有3-甲基吲哚.

吲哚及其同系物可用多种方法合成.分子式C8H7N.22,所用的酮必须有一个一级碳原子与羰基相连,与醛缩合.吲哚是一种亚胺.5℃；在特殊的条件下富电子芳胺在gassman吲哚合成法中为什么反应差吲哚为吡咯与苯并联的化合物.有两种并合方式,都是吲哚的衍生物,如形成格氏试剂,具有弱碱性；某些生理活性很强的天然物质.3位上还可发生多种反应,如用磺酰氯反应；吲哚及其同系物也存在于煤焦油内.具有强烈的粪臭味,其中以费歇尔合成法最普遍,分别称为吲哚和异吲哚.熔点52；许多瓮染料是吲哚的衍生物；杂环的双键一般不发生加成反应,能进行芳香亲电取代反应,发生重排反应而制成；动物的一个必需氨基酸色氨酸是吲哚的衍生物,可以作为香料使用,吲哚最早是由靛蓝降解而得.

吲哚为片状晶体.吲哚及其同系物和衍生物广泛存在于自然界；精油（如茉莉精油等）中也含有吲哚.例如,3位上的氢优先被取代、植物生长素等,沸点254℃.在这一反应中,它是用酮或醛的芳香腙在酸性条件作用,高度稀释的溶液有香味,以及发生曼尼希反应等；在强酸的作用下可发生二聚合和三聚合作用,如生物碱

普遍有效

生长素(AuXIns)是发现最早、研究最多、在植物体内存在最普遍的一种植物激素。早在1880年达尔文(CHArles DArWIn)父子进行向光性实验时，首次发现植物幼苗尖端的胚芽鞘在单方向的光照下向光弯曲生长，但如果把尖端切除或用黑罩遮住光线，即使单向照光，幼苗也不会向光弯曲(图6-1)。他们当时因此而推测：当胚芽鞘受到单侧光照射时，在顶端可能产生一种物质传递到下部，引起苗的向光性弯曲。后来，在达尔文试验的启示下，很多学者都相继进行了这方面的研究，并证实了这种物质的存在。其中最成功的是荷兰人温特(F�W�WenT)，他在1928年首次成功地将生长素收集在琼脂小块中，证明这种物质同植物的向光性弯曲生长相关(图6-2)。他建立的生长素生物鉴定法——燕麦试验法，至今仍被应用。直到1946年，才从高等植物中首次分离，提取出与生长有关的活性物质，经过鉴定它是一种结构较简单的有机化合物——吲哚乙酸(Indole ACeTIC ACId，简称IAA)，其分子式为C10H9O2N，分子量为175.19。

二、生长素在植物体内的分布与运输

植物体内生长素的含量虽然微少，但分布甚广，植物的根、茎、叶、花、果实、种子及胚芽鞘中均有。但主要集中在胚芽鞘、幼嫩的茎尖、根尖、叶片和未成熟的种子及禾谷类的居间分生组织等生长旺盛的部位，生长缓慢或趋于衰老的组织中图6-3黄化的燕麦幼苗中生长素的分布较少。生长素在胚芽鞘的尖端和根尖中含量最多，一般距顶端越远，含量越少，而根尖中的含量普遍低于胚芽鞘尖端(图6-3)。

生长素主要是在植物茎尖的营养芽和幼嫩的叶片中合成，然后运输到作用部位。生长素在植物体内的传导具有典型的极性运输（PolAr TrAnsPorT）特性，即生长素只能从植物体形态学的上端向下端运输，而不能倒转过来运输。以茎尖和胚芽鞘的极性运输最为明显，这可通过实验证明。把含有生长素的琼脂块放在一段胚芽鞘的形态学上端，把另一块不含生长素的琼脂块放在胚芽鞘的形态学下端，经过一段时间，下端的琼脂块中就含有生长素。但若把这一段芽鞘倒过来，其形态学的上端朝下，而下端朝上，作同样的试验，生长素则不能向上运输(图6-4)。

三、生长素的生物合成、分解及其在植物体内的存在状态

（一）生长素的生物合成

色氨酸是植物体内生长素生物合成重要的前体物质，其结构与IAA相似，在高等植物中普遍存在。通过色氨酸合成生长素有两条途径：（1）色氨酸首先氧化脱氨形成吲哚丙酮，再脱羧形成吲哚乙醛；（2）色氨酸先脱羧形成色胺，然后再由色胺氧化脱氨形成吲哚乙酸。吲哚乙醛在相应酶的催化下最终氧化为吲哚乙酸。可见，吲哚乙醛是两种途径的共同中间产物(图6-5)。至于生长素的生物合成究竟走哪条途径，因植物的种类及器官不同而异，大多数研究者认为，第一条途径是高等植物体内生长素生物合成的主要途径。此外在十字花科植物中存在较多的吲哚乙腈，在酶的作用下也可转变成为吲哚乙酸。这些合成生长素的途径的存在，可以保证不同的植物类型以及植物在不同的生育期、不同的环境下维持体内生长素的正常水平。

(二）生长素的分解

生长素和其他物质一样，在植物体内不断合成也不断分解，植株体内天然生长素的含量，实际上是合成反应与降解反应两者动态平衡的结果。生长素的分解有两条途径，即酶氧化与光氧化。广泛存在于植物体内的吲哚乙酸氧化酶和某些过氧化物酶能够将吲哚乙酸氧化分解，酶氧化是IAA的主要降解过程。

IAA氧化酶是含铁的血红蛋白，它需要两个辅助因子，即Mn2＋和酚。IAA氧化酶的活性为一些一元酚（如2，4-二氯苯酚、阿魏酸等)加速，受一些二元酚(如：绿原酸、儿茶酚等)的抑制。酚类物质很可能是IAA降解的调节剂。IAA氧化酶的活性与植物器官的生长速率有负相关关系。衰老器官中IAA氧化酶活性比幼嫩器官中高得多，距根尖或茎尖越远，IAA氧化酶活性越高。矮生植物体内IAA氧化酶活性比正常植物高，因此，矮生植物体内的生长素含量减少，从而限制了茎和根的伸长生长，表现出矮生特性。在实践中，常常可通过对胚芽鞘或某些器官中IAA氧化酶、过氧化物酶活性的分析测定，早期预测植物的高度。

（三）生长素在植物体内的存在状态

植物组织中的生长素有两种不同的存在状态：一种是自由型（游离态）生长素，易于提取，具有生理活性；另一种是束缚型（结合态）生长素，即一部分的吲哚乙酸与其他物质结合形成复合物而暂时失去生理活性(又称之为钝化)。如吲哚乙酸与葡萄糖结合为吲哚乙酸葡萄糖甙(葡萄糖甙)，与蛋白质结合为吲哚乙酸——蛋白质复合物等，这类生长素常可占植物体中吲哚乙酸总量的50%～90％，它们可能是植物解除过量吲哚乙酸毒性或避免吲哚乙酸（IAA）氧化酶破坏的一种运输及贮藏形式。结合态生长素在种子等贮藏器官中较多，在适当的条件下，它们又能被分解、转化为具有活性的游离生长素而调节生长。如种子胚乳中存在的结合生长素是幼苗生长所需IAA的主要来源，当干种子吸水萌动时，其结合态生长素转化为活性很强的游离态生长素而促进幼苗生长。

四、生长素的生理效应

（一）对植物生长的影响

生长素能促进细胞的纵向伸长，从而对植物或营养器官的伸长生长表现出明显的促进作用，这是其基本的生理效应。

生长素对植物生长的影响随浓度、物种和器官种类及细胞年龄而异，并具有显著的正、负双重效应。在一定条件下它既能促进生长，又能抑制生长；既能促进发芽，又能抑制发芽；既能保花，保果，也能疏花疏果。一般较低浓度促进生长，高浓度则抑制生长，浓度再高甚至会杀死植物。

不同器官对外加生长素不同浓度的反应有很大差异。以根、茎、芽三种不同器官为例，三者的最适浓度为茎＞芽＞根。根对生长素最敏感，极低浓度即可促进生长(10－10Mol／L左右)，在较高浓度下生长受抑制；茎对生长素的敏感程度较差，其促进生长的最适浓度约为10－5Mol／L，达10－3Mol／L以上茎生长才受抑制；芽的反应则介于茎与根之间。因此，促进茎生长的浓度足以抑制根的生长(图6-6)。

(二）促进细胞分裂与分化

生长素除对伸长生长具有明显的促进效应外，对细胞分裂与分化及形态建成也有一定的作用。如用一定浓度的生长素处理一些植物枝条切段基部，则可刺激该部位的细胞分裂，诱导根原基的发生，促进生根，这是其他激素所不能代替的。因此，常常又将生长素称之为“成根激素”。此外，生长素还能引起顶端优势，促进某些植物开花，控制性别分化，促进单性结实产生无籽果实，诱导植物的向性生长等，这些将在本书有关章节中详述。

五、生长素的作用机理

（一）植物激素的受体

当任何一种植物激素作用于植物时，必须首先和细胞内的某些物质结合成复合物，才能产生有效的调节作用。细胞内这种能与植物激素进行特异结合的物质称为激素受体。激素受体分子同相应的植物激素结合并直接相互作用，识别激素的信号，由此触发了植物体内的一系列生理生化反应，最终导致形态上的变化，从而表现出不同的生物学效应。因此，植物激素与其受体的结合是参与生理生化代谢反应的第一步。

激素＋受体→激素—受体→生理生化反应→形态变化

（二）生长素的作用方式

细胞的纵向伸长即意味着细胞体积的扩大，而细胞体积的扩大依赖于原生质和其他细胞内含物的增加。但由于植物细胞的最外部被一层半硬性的细胞壁所包围，细胞体积若要增大，细胞壁也必须相应扩大。细胞壁的扩大是通过增加其可塑性(PlAsTIsITy)来实现的。所谓可塑性，是指细胞壁的不可逆的伸展能力，它与弹性不同，弹性是指可逆的伸展能力。试验证明，用生长素处理可以使细胞壁的结构松弛、软化，因而增加了它的可塑性。而且在不同浓度的生长素影响下，其可塑性变化和生长的增加幅度接近，这说明生长素所诱导的生长是通过细胞壁可塑性的增加而实现的（图6-7）。生长素促进细胞壁可塑性增加，并非单纯的物理变化，而是代谢活动的结果，因为，生长素对死细胞的可塑性变化无效；缺氧或呼吸抑制剂存在的条件下，可以抑制生长素诱导细胞壁可塑性的变化。

对于生长素影响细胞壁的可塑性并导致细胞伸长生长的作用方式，目前主要存在以下两种假说：

1．酸—生长学说(ACIdgroWTH THeory) 由于细胞膜上存在质子泵(可能是ATP酶)，在生长素的作用下，生长素与质子泵结合而使之活化，质子泵便将质子(H＋)从细胞质中不断地泵到细胞壁，使细胞壁环境酸化。一方面减弱了胞壁的主要结构成分纤维素分子间氢键的结合力，另一方面也促进了一些适宜于酸性环境的水解酶活性增强(如纤维素酶等)，导致细胞壁纤维素结构间交织点破裂，连接松弛，细胞壁可塑性增大，压力势降低，细胞水势下降，原生质的粘度降低，透性增高，促进了更多的水分和营养物质进入细胞内，从而使细胞体积扩大，达到伸长生长的目的(图6-8)。由于生长素和其他酸性溶液都可同样促进细胞的伸长(图6-9)，而且生长素促进H＋分泌的速度和细胞伸长速率是一致的，所以，把生长素能诱导细胞壁酸化并使其可塑性增大而导致细胞伸长的理论称为酸—生长学说。

2．基因活化学说(gene ACTIVATIon THeory) 生长素诱导细胞的持续生长不仅要依赖于细胞壁可塑性的增大，而且在细胞扩大时还要增加新的细胞壁成分如纤维素等(因为细胞伸长时胞壁并不变薄)。同时，细胞壁组成成分之间还需要重新相互连接，蛋白质等细胞内含物也需要不断地合成，这都需要形成有关的酶(蛋白质)。

20世纪60年代以来的许多试验表明，生长素促进生长是与其增强核酸和蛋白质的生物合成密切相关的。因为当蛋白质合成的专一抑制剂环己亚胺(CyCloHeXIMIde)和核酸合成的专一抑制剂放线菌素D(ACTInoMyCIn D)存在时，也能抑制生长素对生长的诱导作用，而且核酸和蛋白质合成被抑制量，恰好相当于这两种抑制剂降低生长素对生长诱导的量，这两者间呈平行关系(图6－10)，说明生长素促进生长也依赖于核酸和蛋白质的合成。这些发现，把对生长素作用机理的认识提高到了分子水平。

六、人工合成的生长素类及其应用

(一)人工合成的生长素类

科技工作者在对吲哚乙酸化学结构和生理活性相互关系进行深入研究的基础上，又人工合成了一批与生长素的化学结构及生理效应相类似的有机化合物，将它们统称为人工合成生长素。常用的人工合成的生长素类药剂，按其化学结构，大致可分为三大类：

1．吲哚衍生物类 如吲哚丙酸(IPA)、吲哚丁酸(IBA)。

2．萘酸类 如α-萘乙酸(NAA)、萘乙酸钠、萘乙酸酰胺(DAN)等，其中萘乙酸生产容易，价格低廉，活性强，是使用最广泛的植物生长调节剂。

3．苯氧酸类 主要有2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、2,4,5-三氯苯氧乙酸(2,4,5-T)、4-碘苯氧乙酸(4-CPA、增产灵)等，其中以2,4-D和2,4,5-T的活性较强。

(二)人工合成生长素的应用

1．促进插枝生根生长实践早已证明，如果在插枝上适当保留一些芽或幼叶，就能促进插枝生根，这是因为芽和叶中产生的生长素，通过极性运输并积累在插枝基部，使之得到足够的生长从而恢复细胞分裂机能并诱导生根。因此，在插条基部外施生长素，能使一些不易生根的植物插条迅速生根，提高成活率。例如，葡萄插枝在300Mg／L的NAA溶液中快速浸沾1Min；桃树绿枝基部在750～1500Mg／L的NAA溶液中浸沾5～10s；猕猴桃插枝用5000Mg／L的IBA溶液浸沾5～10s；小叶黄杨插枝用5000Mg／L的IBA粉剂处理；均能显著地促进插条生根。目前常用的促进生根药剂主要是IBA和NAA�IBA的效应强，维持时间长，诱发的不定根多而长，但价格较贵；NAA价廉，促进生根较少但粗壮�因此，二者混用效果最佳。

2．防止器官脱落生长素含量多的器官或组织能够吸引更多的营养物质向此转移，抑制离层的形成，防止因营养失调或其他原因引起的器官脱落。生产上用10～50Mg／L NAA或1Mg／L的2，4-D喷洒植株或树冠，可以防止花、果和蕾铃的脱落，对番茄、棉花、苹果和柑桔等都有效。

3．引起单性结实、形成无籽果实用生长素处理未授粉的雌蕊柱头，子房就能发育成无籽果实，这种不经授粉而子房直接发育成果实的现象称为单性结实。用10～15Mg／L的2，4－D溶液蘸花或喷花簇，既可促进产果，还可引起单性结实，形成无籽瓜果，提高果实品质。对茄子、草莓、番茄、西瓜、葡萄等处理都有同样效果。

4．疏花疏果应用5～20Mg／L的萘乙酸、25～50Mg／L的萘乙酰胺喷施苹果树冠；40Mg／L的萘乙酸钠喷雪花梨，能有效地疏除部分花、果，省工、经济，并能克服果树大小年现象。

参考资料："植物生长物质"

例如低浓度的生长素有促进器官伸长的作用。从而可减少蒸腾失水。可是超过最适浓度时由于会导致乙烯产生，生长的促进作用下降，甚至反会转为抑制。即乙烯的存在对生长素的作用起结抗作用。

在植物生长发育过程中，任何一种生理反应都不是单一激素作用的结果，而是各种激素相互作用的结果，各种激素间的相互作用是很复杂的，有时表现为增效作用，有时表现为拮抗作用。你的试剂中赤霉素受体拮抗剂，可以使赤霉素/生长素比例降低，生长 素水平相对升高，则促进生根；可以使细胞分裂素/赤霉素比例升高，细胞分裂素相对升高.

在植物的生长发育过程中，除了需要水分和营养物质的供应，还要受到一些生理活性物质的调节和控制。这些调节和控制植物生长发育的物质，称为植物生长物质。植物生长物质包括两大类：一是植物体自身代谢过程中产生的，称为植物激素。二是人工合成的，具有植物激素活性的有机物，称为植物生长调节剂。

一、植物激素

植物激素有四个重要特性：内源性，它是植物生命活动中细胞内部的产物，并广泛存在于植物界。调控性，可通过自身生命活动调节和控制植物生长发育。移动性，可从植物的合成位点运输到作用位点。显效性，在植物体内含量甚微，多以微克计算，但可起到明显增效的作用。国际公认的植物激素有五大类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。

1．生长素

生长素的特性：生长素即吲哚乙酸，简称IAA（图12-1）。因生长素在植物体内易被破坏，生产上一般不用吲哚乙酸来处理植物，而多采用与其类似的生长调节剂如吲哚丁酸、萘乙酸等处理植物。

生长素的作用：促进植物的伸长生长、促进插枝生根、诱导单性结实 控制雌雄性别。生长素最基本的生理作用是促进生长，但是与生长素的浓度、植物的种类与器官、细胞的年龄等因素有关。生长素浓度较低时可促进生长，较高浓度时则抑制生长。双子叶植物一般比单子叶植物敏感。根比芽敏感，芽比茎敏感，幼嫩细胞比成熟细胞敏感。

2．赤霉素

赤霉素的特性：赤霉素简称GA（图12-2）。配成溶液易失效，适于在低温干燥条件下以粉末形式保存。

赤霉素的生理作用：促进茎和叶的生长、诱导抽苔开花、促进性别分化、打破休眠、防止脱落、诱导单性结实，促进无籽果实的形成。

3．细胞分裂素

细胞分裂素的特性：细胞分裂素简称CTK（图12-3）。主要包括激动素、玉米素等。性质较稳定。

细胞分裂素的生理作用：促进细胞扩大生长、诱导芽的分化、防止衰老、促进腋芽生长。

4．脱落酸

脱落酸的特性：脱落酸简称ABA（图12-4）。是植物体内存在的一种强有力的天然抑制剂，含量极微，活性很高，作用巨大。

脱落酸的生理作用：抑制植物生长、促进脱落、促进休眠、调节气孔关闭。

5．乙 烯

乙烯的特性：乙烯简称ETH（图12-5）。是一种促进组织器官成熟的气态激素。由于乙烯是气体，使用比较困难，所以一般都用它的类似物乙烯利代替。

乙烯的生理作用：加速果实成熟、促进脱落衰老、调节植物生长、促进开花。

在植物生长发育过程中，任何一种生理反应都不是单一激素作用的结果，而是各种激素相互作用的结果，各种激素间的相互作用是很复杂的，有时表现为增效作用，有时表现为拮抗作用。了解各种激素对植物的生理作用、激素间的相互作用，以及和环境间的关系，在农业生产上具有非常重要的意义。