ヨウ素は化学者を驚かせる

要素はそれ自体でポリマーを形成します-真の希少性

古典的な方法:ヨウ素が脱水されてデンプン溶液になると、ヨウ素は青黒に変わります。 この理由は、らせん状アミロース鎖と内部ヨウ素鎖の複合体の形成です。 ©ソニア・フェルナンデス
読み上げ

化学の教科書とは異なり、学校の化学で知られているヨウ素澱粉複合体は、以前考えられていたものとは異なる構造を持っています。 ヨウ素はその中に実際のポリマーを形成するため-無限に並置されたヨウ素原子の鎖。 研究者が「Angewandte Chemie」誌で報告しているように、そのようなたった1つの元素のポリマーは非常に希少です。

この反応は、学校の化学の古典の1つです。ヨウ素-ヨウ化カリウム溶液をジャガイモまたは他のデンプン質の基質に落とすと、溶液は濃い青色に変わります。 澱粉質の液体をヨウ素溶液に加えると、同じことが起こります。 このヨウ素澱粉反応は約200年前からよく知られています。

スパイラルハウジング内のチェーン

今日、この反応は澱粉の構造的な特性によることが知られています。砂糖、アミロースは、中央に空洞をもつらせん状に巻かれた鎖を形成します。 溶液にヨウ化物イオンとヨウ素が存在する場合、それらはこの空洞に浸透し、そこで鎖を形成します。

「しかし、この複合体のポリヨウ化物の正確な性質は、これまでのところ不完全なままです」と、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のフレッド・ウドルと彼の同僚は説明します。 ラマン分光法による分析により、この鎖の基本単位はそれぞれ中央のヨウ化物と相互に結合した2つのヨウ素分子からなることが示されました。

刺激的な類似点を持つ半導体

しかし、偶然にも、Wudlと彼の同僚は、ヨウ素-澱粉複合体のヨウ素が以前考えられていたものとは異なって構成されていることを発見しました。 彼らの研究のために、彼らは有機半導体であるピロペリレン-ヨウ素錯体のヨウ素鎖の構造を分析したかった。 これは、有機太陽電池の有望な材料と考えられています。 ディスプレイ

研究者は、この複合体をラマン分光法で調べたところ、この複合体の中心にあるヨウ素鎖がヨウ素-デンプン複合体と同じ分光特性を持っていることに気付きました。 さらに調べるために、彼らはポリヨウ化物鎖の結晶形をX線結晶構造解析による構造解析にかけました-初めて純粋なヨウ素鎖で。

ピロペリレン-ヨウ素複合体では、ヨウ素ポリマーが形成されます-化学的ラリット。 礼儀

本物のポリマー

「ヨウ化物とヨウ素の存在下で、ピロペリレン分子にヨウ素ポリマーが形成されることがわかりました」とWudlが報告しています。 以前に疑われたように、この鎖は一連のヨウ化物-5複合体から成りません。 代わりに、結合したヨウ素原子の無限鎖が一価のポリマーを形成します。

研究者が説明しているように、たった1種類の原子のそのようなポリマーは本当に珍しいものです。 「独自のポリマー鎖を形成することができる他の元素は1つだけであり、それは硫黄です」とWudlは言います。 しかし、硫黄ポリマーは結晶性ではないため、X線結晶構造解析では分析できません。

澱粉複合体中のヨウ素ポリマー?

デンプン-ヨウ素複合体のポリヨウ化物は、そのような無限鎖の形である可能性があるという推測がしばらくの間ありました。 ピロペリレン半導体におけるこのようなポリマーの証拠は、ヨウ素がこの構造を採用できることを示しています。 そして、この複合体とデンプン-ヨウ素複合体の間のラマン特性の類似性により、そのようなヨウ素ポリマーも存在する可能性が高くなります。

「つまり、これは化学の教科書の発見です」とWudl氏は言います。 同時に、ヨウ素鎖の構造に関する知識は、新しい材料の開発に役立つ可能性があります。 「新しい化合物が発見されると、これが新しい概念につながることが多く、これらが化学的および技術的発展を促進します」と研究者は語った。 (Angewandte Chemie、2016; doi:10.1002 / anie.201601585)

(カリフォルニア大学サンタバーバラ校、2016年8月24日-NPO)