解密百年歷史之謎——碘與澱粉的反應

2021-01-14 材料人

本文轉載自微信公眾號材料牛



為何碘液遇到澱粉會變為深藍色？加州大學聖巴巴拉分校的研究人員在研究新的光伏材料時，意外發現結晶無限大碘聚合物，這是吲嗪二萘嵌苯碘合物的一部分，是含有碘的有機半導體，從而闡明了這一化學上的百年歷史之謎。


到目前為止，人們一直積極探索碘液遇到澱粉變為深藍色這一變化過程中藍光產生強烈偏差的準確結構化學機制。UCSB實驗室的研究人員——材料教授Fred Wudl和Ram Seshadri首次報導稱發現結晶無限大碘聚合物，這是吲嗪二萘嵌苯碘合物的一部分，是含有碘的有機半導體，從而闡明了這個問題。他們的論文——Infinite Polyiodide Chains in the Pyrroloperylene-Iodine Complex——最近發表在Angewandte Chemie期刊上。


Seshadri解釋說，「每個大學生在最初學習化學時都會學到用硫代硫酸鹽溶液來滴定碘，這是這門課程的一部分。我們添加澱粉來檢測是否含有碘。 當你把碘液加入馬鈴薯澱粉溶液中時，它就會變成深藍色。」


這種澱粉——碘之間的複雜變化幾乎在200年前就已經被發現，並在教室中用作化學和生物化學的基礎教學工具，如表明直鏈澱粉的作用——在人的唾液中酶會分解澱粉，或化學偽鈔檢測筆背後的化學反應。


UCSB的研究人員兩個世紀以來科學成果發展迅速，他們使用一種拉曼光譜技術，該技術通過觀察分子或特定指紋的光散射圖案，來研究在半導體吲嗪二萘嵌苯碘合物中的碘鏈。他們最初研究這種大有前景的有機半導體材料是把它作為一類新的太陽能發電材料，這是美國能源部資助的一個項目的。


Wudl說，「我們可以確定的是，當碘化物以碘的形式存在並分散於吲嗪二萘嵌苯分子間時，就會形成聚合物鏈。 只有一種元素可以形成自己的聚合物鏈，那就是硫」。至少我們可以說，單元素聚合物鏈是罕見的。


Wudl繼續說，「硫磺聚合物鏈的問題是它們沒有結晶。如果沒有分子準確地重複排列，你就不能確定所有原子的位置」。UCSB的材料研究人員可以清晰地觀察到多碘化物鏈的晶體結構中碘準確地重複排列。「這個發現對化學和材料科學的未來意味著什麼，只有時間才能告訴我們。如果你在20世紀50年代告訴別人某天會出現有機電子材料，他們會嘲笑你異想天開。新物質成分的發現通常伴隨著新的概念，而正是這些概念驅動技術的發展。」


現在，他們已經認同了發現主要源於學術興趣這一觀點。 Seshadri說，「如果你知道原子的位置，以後就可以運用這些知識發展新的東西，比如為新電子產品發現功能材料。現在，我們可以自信地說，這一發現源於化學課本。」


原文連結：A rare iodine polymer discovery is key to starch-iodine mystery

文獻連結：Infinite Polyiodide Chains in the Pyrroloperylene-Iodine Complex（見下方「閱讀原文」）


本文由編輯部楊洪期提供素材，王冰編譯，點擊下方「閱讀原文」進入材料牛報名加入編輯部。


本文轉載自微信公眾平臺材料牛（cailiaoniu），一個好玩實用的材料資訊平臺，長按下方二維碼，推薦關注！



微信號：cailiaoniu 

長按二維碼訂閱材料牛了解更多科技知識

相關焦點

  • 碘遇澱粉一定會變成藍色嗎?
    澱粉遇碘呈藍色這一特性，早已為人們所熟知，並因其顯色反應靈敏而被廣泛用於檢測碘或澱粉的存在實驗中
  • 澱粉遇碘不一定變藍!
    澱粉遇碘（I2)呈藍色這一特性，早已被人們所熟知，並因其反應靈敏而被廣泛用於檢測澱粉或碘的存在。澱粉遇碘一定都會呈現藍色嗎？在中學生物學實驗中，遇到了一些有趣的實驗現象：1)實驗室中配製的澱粉溶液加人碘液後並不一定出現藍色，有時會出現藍紫色、紫色、紫紅色，甚至是赭色等。
  • 澱粉遇碘一定變藍嗎?
    天然澱粉通常由直鏈澱粉和支鏈澱粉兩種組分組成，直鏈澱粉遇碘呈現藍色（或藍黑色），而支鏈澱粉遇碘呈現紫紅色（或橙紅色），二者顯色不同的主要原因是生成的澱粉-碘包合物不同。直鏈澱粉是由D-葡萄糖分子通過α-1,4-糖苷鍵連接的直鏈分子，捲曲成螺旋形，碘分子嵌入澱粉螺旋體的軸心部位，藉助範德華力形成澱粉-碘包合物。在澱粉中，每個碘分子跟一個螺旋中的六個葡萄糖基結合。澱粉與碘生成的包合物的顏色與澱粉糖苷鏈的長度有關。
  • 七年級趣味實驗:澱粉與碘奇遇記(二)
    原理分析：澱粉碰到碘酒會變色，是澱粉與碘酒發生了化學變化，生成了一種包合物，碘分子被包在了澱粉分子的螺旋結構中了，這種新的物質改變了吸收光的性能而變了色。結論：澱粉變藍是一種化學變化。澱粉能與碘發生反應，生成一種異於澱粉或碘的藍紫色物質。                                                               五.
  • 碘加澱粉會變藍,其中的細節究竟是什麼? 科學人
    ，它們立刻就會形成墨水般的藍黑色——自從1814年第一次被記錄以來，這個經典的顯色反應已經不知道在課堂和實驗室裡出現了多少次。單是這樣一個簡單的操作，就足以帶來很多樂趣：碘可以滴到土豆上、滴到種子上，滴到經過處理的葉片上來發現光合作用的產物，或者用來鑑別唾液澱粉酶是否已經將澱粉消化……褐色的碘液滴到土豆上，土豆上立刻呈現出藍黑色。圖片來源：fineartamerica.com然而，碘遇到澱粉為什麼會變出藍色呢？如果隨手查找，大抵會發現這樣的解釋：碘和直鏈澱粉形成了「包合物」，從而顯現出藍色。
  • 支鏈澱粉與直鏈澱粉結構與性質有什麼不同?
    非糯性品系的米粒中含有直鏈澱粉，用稀碘液處理後，米粒呈藍褐色。碘遇澱粉溶液即有藍色或深藍色出現，這是檢驗碘的靈敏而有效的方法。澱粉與碘溶液接觸後，可以顯示藍色或深藍色（普通澱粉中既有支鏈澱粉又有直鏈澱粉）。這種顯色原理一般認為是由於澱粉分子具有螺旋狀的捲曲結構，能使澱粉與碘形成澱粉—碘的複合物,因而顯示顏色。
  • 澱粉遇「碘」一定顯藍色?你被這條常識「騙」了多久?
    「澱粉遇碘變成藍色」相信這個知識點大家都學過。講的是當碘遇上澱粉，會呈現藍色，但這麼說其實並不準確。 　　澱粉分直鏈澱粉和支鏈澱粉兩種。當直鏈澱粉遇碘，的確顯藍色。但當支鏈澱粉遇碘時，顯得卻是棕色，如果溶於水，則顯紫紅色。
  • 「碘遇澱粉變藍」你小學就知道,可這是什麼原理?
    研究者認為，在澱粉與碘的藍色複合物中，碘單質不再以普通的分子形式存在，它們一個接一個地連接在一起，在複合物骨架中組成了一條條近乎直線的長鏈。而這種結構特點，其實是在研究另外一種吡咯並苝-碘複合物時發現的。研究者們成功得到了這種物質的針狀單晶。而得到結晶，也就意味著可以用X射線衍射法進行檢測，這樣一來，其中的空間結構就容易確定了。
  • 直鏈澱粉含量儀的作用是什麼,它都有哪些功能
    看米粒外表是比較常見方法，但這種方法也會存在誤差，檢測出來的結果並不標準，現在都使用託普雲農提供的直鏈澱粉含量儀檢測大米的直鏈澱粉含量，因為直鏈澱粉含量是判斷大米品質的重要參數。 直鏈澱粉檢測儀是一款集計算機技術、分光光度技術於一體的快速、在線檢測儀器，具有靈敏度高、穩定性好的優勢。
  • 解密神秘三眼女屍之謎 月球上帶回來的外星人
    來源標題：解密神秘三眼女屍之謎 月球上帶回來的外星人1、這個飛船的體積相當大，大到超出我們想像，根據視頻裡的字母翻譯，這個飛船已經有5億年的歷史了(你們別急著笑，我剛開始也不信，但這個世界上匪夷所思的事情多著呢)。
  • 科學實驗 | 澱粉可以寫密信?快看看怎麼做~
    科學實驗 | 澱粉可以寫密信？ 生活中常見的現象卻蘊藏著大大的科學原理今天科科就用身邊常見的物品領悟小實驗中的大智慧澱粉密信
  • 碘:變色大王花樣多
    美麗的碘 在滷族元素中，最小、最調皮的非氟莫屬了。在滷族元素中，碘是大家公認的老大。它總是一副好脾氣的樣子，溫柔隨和。常溫時，碘是紫黑色的晶體。它還有一項獨門絕技——升華，常常在人們的眼皮底下玩失蹤。需要注意的是，碘蒸氣也是有一定毒性的。我們今天的主角就是碘。關於碘的發現，還有一個小故事呢。1818年，法國化學家庫爾圖瓦在實驗中發現一股美麗的紫色氣體。當這股紫色氣體冉冉上升的過程中，遇到冷的物體會馬上凝結成紫黑色晶體。
  • ACIE封面:高價碘催化分子間對映選擇性反應
    其中，手性高價碘試劑不依賴常見的過渡金屬催化氧化反應，有著重要的地位，相關的報導也越來越多。儘管手性高價碘催化劑的數量快速增長，但對這些化合物的分子結構及對映選擇性控制機理的研究卻寥寥無幾。西班牙化學家Kilian Muñiz領導的研究團隊首次闡述了幾個最重要的手性非外消旋高價碘（Ⅲ）試劑的分子結構。他們發現，碘催化劑通過選擇性氫鍵排列會形成超分子骨架，為碘試劑的高不對稱性誘導提供了合理的解釋。
  • 世界歷史上的四大未解之謎,其中有兩件發生在中國
    世界歷史上的四大未解之謎，其中有兩件發生在中國一、尼斯湖水怪世界上發生過的水怪的事件有很多，除了長白山天池水怪事件之外，當屬尼斯湖水怪事件最為出名了。二、三星堆千年未解之謎四川廣漢約三四公裡有三座在成都平原上的黃土堆，三星堆由此而來。1986年三星堆兩個商代大型祭祀坑的發現，出土上千件稀世之寶，轟動全世界，被譽為世界「第九大奇蹟」。三星堆文化在史書典籍中沒有任何記載，四川省文物考古所三星堆工作站站長陳德安接受記者採訪時認為，三星堆人有可能來自其他大陸，三星堆文明可能是「雜交文明」。
  • 光促進的碘代碳硼烷與端炔的交叉偶聯反應
    該課題組在2017年報導了用光來促進碘代鄰碳硼烷與芳香化合物的交叉偶聯反應，實現了鄰碳硼烷碳頂點的芳基化（圖2a）(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 712-716) 。
  • 玩轉「博物館之謎」,少年偵探團招募中!
    這一通電話，拉開了KAWA銳迪「少年偵探團」之「博物館之謎」玩轉博物館之謎：活動流程8:30——9:30  重慶——北碚任務代號:勇氣到達北碚自然博物館，分組整隊，領取參觀票，開始我們的神秘之旅。10:00——16:30  博物館解密任務代號:智慧（1）博物館事件在全國第二大的自然博物館裡，分為恐龍廳，貝林廳，重慶廳，地球廳，進化廳，環境廳等多個展館，不僅有珍貴標本和各種化石，還有一起隱藏在展覽館裡面的秘密事件！
  • 內分泌系列講座之甲狀腺與碘!
    就像炒菜需要原料一樣，甲狀腺激素的合成也需要原料，這個原料就是碘。碘在我國土壤中的分布也不盡相同，海邊的碘分布較多，這是因為在自然界中，碘主要儲存於海水中，有「海洋元素」之稱，所以補碘需要吃海鮮。一般所說的海鮮，包括藻類、魚類、蝦類和貝類，這些海鮮的含碘量其實有天壤之別。海藻類最多，每100克幹海帶裡含碘36240微克；蝦貝類其次，每100克蝦皮中含碘265微克；魚類最少，每100克帶魚中僅含碘6微克，所以，補碘主要應進食海藻及蝦貝類。
  • 金字塔之謎是真是假?科普作家解密
    科普作家汪詰、吳京平分別帶著《未解的宇宙》《達爾文的戰爭》亮相「全國新書發布廳」，與現場讀者一起探討未解之謎中的真假之謎和進化論的進化歷程。對於「雙11」熱賣的基因檢測，汪詰表示，可以相信檢測出的祖源分析，看看祖上演變的過程，是南方人還是北方人，甚至可能有少數民族或外國的基因。真假未解之謎UFO是外星人的飛船嗎？
  • 有關生物學實驗顏色反應總結
    有關生物學實驗顏色反應總結 2012-02-24 16:02 來源：新東方網 作者：
  • 四川南充百年清朝古屍之謎
    雖然說關於殭屍是否存在的事情，還沒有一個定論，並且現在殭屍的事情也是我國比較大的一個未解之謎，因為電影存在的原因，很多對於殭屍的知識了解的越來越多，並且在現實生活中也出現過關於殭屍出現的報導，其中最出名的事件就是在2005年發生的四川南充百年殭屍事件，這個事件在當時引起了軒然大波，雖然官方在儘量避免事件的傳播，但是這個事件還是在當地引起了極大的波動。