碘遇淀粉变蓝的原理是什么?

作者: 冬鼠包

来源: 果壳网

发布日期: 2016-09-01

本文探讨了碘遇淀粉变蓝的原理,揭示了碘与淀粉形成包合物的结构细节,并介绍了这一发现对有机半导体材料改进的潜在影响。

把碘液滴加到淀粉当中,它们立刻就会形成墨水般的蓝黑色——自从1814年第一次被记录以来,这个经典的显色反应已经在课堂和实验室里出现了无数次。单是这样一个简单的操作,就足以带来很多乐趣:碘可以滴到土豆上、滴到种子上,滴到经过处理的叶片上来发现光合作用的产物,或者用来鉴别唾液淀粉酶是否已经将淀粉消化……

然而,碘遇到淀粉为什么会变出蓝色呢?如果随手查找,大抵会发现这样的解释:碘和直链淀粉形成了“包合物”,从而显现出蓝色。还有些解释看起来更加详细,会说到直链淀粉螺旋卷曲,围出了一个“圆筒”,而碘分子则填充在里面。不过,这似乎还是有点难以想象——碘和淀粉形成的包合物,到底是个什么结构?

这个问题听起来早已不新鲜,但其中的细节在很长一段时间里都是个未解之谜。而就在前段时间,一项研究无意之中为我们提供了更多答案。研究者认为,在淀粉与碘的蓝色复合物中,碘单质不再以普通的分子形式存在,它们一个接一个地连接在一起,在复合物骨架中组成了一条条近乎直线的长链。

而这种结构特点,其实是在研究另外一种吡咯并苝-碘复合物时发现的。研究者们成功得到了这种物质的针状单晶。而得到结晶,也就意味着可以用X射线衍射法进行检测,这样一来,其中的空间结构就容易确定了。X射线衍射的结果显示,在这些复合物中,碘原子“排排坐”的方式相当特别:“碘原子”以近似直线的形式,排排坐在吡咯并苝“盘子”堆成的骨架旁边,构成了一维无限长链。

那么,这些结论如何与“淀粉-碘”复合物挂钩呢?拉曼光谱提供了非常特征性的证据。研究者们将他们的数据与过去淀粉-碘复合物的光谱数据进行了对比,结果发现,二者有很好的吻合度。这就间接确定,当淀粉与碘结合时,也产生了类似的长链结构。

知道了更多碘与淀粉结合的细节,人们可以把它写进教科书,满足更多人的好奇心,除此以外呢?其实,研究者们真正的目的是对有机半导体材料进行改进。

苝-碘复合物是一类有机半导体材料,从上世纪60年代起,它就进入了研究者们的视线。但是,其结构的不确定性影响了进一步的应用。而这一次,研究者在原有材料的基础上进行了一些改造,制造出了吡咯并苝-碘复合物,成功确定了这种复合物的内部结构,并对导电性、相变温度等等性质进行了测定。这些信息都将帮助科学家们继续改进材料的性质。

UUID: 8c772502-8156-49a2-8dde-ff5dff07b46d

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/果壳公众号-pdf2txt/2016/2016-09-01_“碘遇淀粉变蓝”你小学就知道,可这是什么原理?.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0030 元