Периодическая кислота (HIO4) структура, свойства, номенклатура и использование



периодическая кислота это оксакислота, которая соответствует степени окисления VII йода. Он существует в двух формах: ортопериодическая (H5IO6) и метапериодическая кислота (HIO)4). Он был открыт в 1838 году немецкими химиками Г. Г. Магнусом и К. Ф. Аммермюллером..

В разбавленных водных растворах периодическая кислота обнаруживается в основном в форме метапериодической кислоты и иона гидроксония (H3О+). Между тем, в концентрированных водных растворах периодическая кислота появляется в виде ортопериодической кислоты.

Обе формы периодической кислоты присутствуют в динамическом химическом равновесии, в зависимости от преобладающей формы существующего значения рН в водном растворе..

Верхнее изображение показывает ортопериодическую кислоту, которая состоит из гигроскопичных бесцветных кристаллов (поэтому они выглядят влажными). Хотя формулы и структуры между H5IO6 и HIO4 они на первый взгляд очень разные, два напрямую связаны со степенью гидратации.

H5IO6 можно выразить как HIO4H 2H2Или, и поэтому вы должны обезвоживать его, чтобы получить HIO4; то же самое происходит в противоположном направлении, увлажняя HIO4 H производится5IO6.

индекс

  • 1 Структура периодической кислоты
    • 1.1 Ортопероксикислота
  • 2 свойства
    • 2.1 Молекулярные массы
    • 2.2 Внешний вид
    • 2.3 Точка плавления
    • 2.4 Точка зажигания
    • 2.5 Стабильность
    • 2,6 рН
    • 2.7 Реакционная способность
  • 3 Номенклатура
    • 3.1 Традиционный
    • 3.2 Систематика и инвентарь
  • 4 использования
    • 4.1 Врачи
    • 4.2 В лаборатории
  • 5 ссылок

Периодическая кислотная структура

Молекулярная структура метапериодической кислоты, HIO, показана на верхнем изображении4. Эта форма наиболее объяснена в текстах по химии; однако, это наименее термодинамически стабильный.

Как можно видеть, он состоит из тетраэдра, в центре которого находится атом йода (фиолетовая сфера), а в его вершинах - атомы кислорода (красные сферы). Три атома кислорода образуют двойную связь с йодом (I = O), а один из них образует одинарную связь (I-OH).

Эта молекула является кислой из-за присутствия группы ОН, способной пожертвовать ион Н+; и даже более того, когда частичный положительный заряд Н больше из-за четырех атомов кислорода, связанных с йодом.  Обратите внимание, что HIO4 может образовывать четыре водородные связи: один через ОН (пончик) и три атома кислорода (принимает).

Кристаллографические исследования показали, что йод может фактически принимать два кислорода из соседней молекулы HIO.4. Тем самым получаются два октаэдра IO6, связаны двумя связями I-O-I в цис-положениях; то есть они находятся на одной стороне и не разделены углом 180 °.

Эти октаэдры6 они связаны таким образом, что в конечном итоге создают бесконечные цепочки, которые при взаимодействии друг с другом "вооружают" кристалл HIO4.

Ортопероксикислота

На верхнем изображении показана наиболее стабильная и гидратированная форма периодической кислоты: ортоперидовая кислота, H5IO6. Цвета для этой модели баров и сфер такие же, как для HIO4 только что объяснил. Здесь вы можете непосредственно увидеть, как выглядит октаэдр IO6.

Обратите внимание, что существует пять групп ОН, соответствующих пяти ионам Н+ что теоретически может выпустить молекулу H5IO6. Однако из-за растущих электростатических отталкиваний он может высвободить только три из этих пяти, создавая различные диссоциативные равновесия..

Эти пять групп ОН позволяют Н5IO6 принять несколько молекул воды, и именно по этой причине их кристаллы гигроскопичны; то есть они поглощают влагу, присутствующую в воздухе. Кроме того, они несут ответственность за их значительно высокую температуру плавления для соединения ковалентной природы.

Молекулы H5IO6 они образуют множество водородных мостиков между собой и, следовательно, обеспечивают направленность, которая позволяет им аккуратно располагаться в пространстве. В результате указанного заказа H5IO6 образуют моноклинные кристаллы.

свойства

Молекулярные веса

-Метапериодическая кислота: 190,91 г / моль.

-Ортопероксидная кислота: 227,941 г / моль.

Внешний вид

Сплошной белый или бледно-желтый, для HIO4, или бесцветные кристаллы, для H5IO6.

Точка плавления

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Точка зажигания

140 ºC.

стабильность

Стабильная. Сильный окислитель При контакте с горючими материалами возможен пожар. Гигроскопичность. Несовместим с органическими материалами и сильными восстановителями.

pH

1,2 (раствор 100 г / л воды при 20ºC).

реактивность

Периодическая кислота способна разрушать связь вицинальных диолов, присутствующих в углеводах, гликопротеинах, гликолипидах и т. Д., Образуя молекулярные фрагменты с альдегидными концевыми группами.

Это свойство периодической кислоты используется при определении структуры углеводов, а также наличия веществ, связанных с этими соединениями.

Альдегиды, образующиеся в результате этой реакции, могут вступать в реакцию с реагентом Шиффа, обнаруживая присутствие сложных углеводов (они окрашены в фиолетовый цвет). Периодическая кислота и реагент Шиффа связаны в реагент, который сокращенно обозначается как PAS.

номенклатура

традиционный

Периодическая кислота получила свое название, потому что йод работает с самой большой из своих валентностей: +7, (VII). Это способ назвать его в соответствии со старой номенклатурой (традиционной).

В книгах по химии они всегда помещают HIO4 как единственный представитель периодической кислоты, являясь синонимом метапериодической кислоты.

Метапериодическая кислота обязана своим названием тому, что йодный ангидрид реагирует с молекулой воды; то есть степень его гидратации самая низкая:

Я2О7 + H2O => 2HIO4

В то время как для образования ортопериодической кислоты,2О7 должен реагировать с большим количеством воды:

Я2О7 + 5H2O => 2H5IO6

Реакция с пятью молекулами воды вместо одной.

Термин орто-, используется исключительно для обозначения H5IO6, и именно поэтому периодическая кислота относится только к HIO4.

Систематика и инвентарь

Другие названия, менее распространенные, для периодической кислоты:

-тетраоксииодат (VII) водород.

-Тетраоксунатриевая кислота (VII)

приложений

медицинская

Пурпурные пятна ПА, полученные реакцией периодической кислоты с углеводами, используются для подтверждения болезни накопления гликогена; например, болезнь фон Гирке.

Они используются при следующих заболеваниях: болезнь Педжета, саркома мягких тканей при обнаружении, обнаружение скоплений лимфоцитов при грибковых грибах и синдром Сезани.

Они также используются в исследовании эритролейкемии, лейкоза незрелых эритроцитов. Клетки окрашивают в яркий цвет фуксии. Кроме того, в исследовании используются инфекции живыми грибами, умирающие от стенок грибов пурпурного цвета..

В лаборатории

-Он используется в химическом определении марганца, в дополнение к его использованию в органическом синтезе.

-Периодическая кислота используется в качестве селективного окислителя в области реакций органической химии.

-Периодическая кислота может вызывать выделение ацетальдегида и высших альдегидов. Кроме того, периодическая кислота может выделять формальдегид для его обнаружения и выделения, а также выделения аммиака из оксиаминокислот..

-Растворы периодической кислоты используются при изучении присутствия аминокислот, имеющих группы ОН и NH2 в соседних позициях. Периодический раствор кислоты используется вместе с карбонатом калия. В этом отношении серин является самой простой оксиаминокислотой.

ссылки

  1. Гавира Хосе М Вальехо. (24 октября 2017 г.) Значение мета, пиро и орто префиксов в старой номенклатуре. Восстановлено от: triplenlace.com
  2. Гунавардена Г. (17 марта 2016 г.). Периодическая кислота. Химия LibreTexts. Получено от: chem.libretexts.org
  3. Wikipedia. (2018). Периодическая кислота. Получено с: en.wikipedia.org
  4. Kraft, T. and Jansen, M. (1997), Определение кристаллической структуры метапериодической кислоты, HIO4, с комбинированной дифракцией рентгеновских лучей и нейтронов. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
  5. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия (Четвертое издание). Mc Graw Hill.
  6. Martin, A.J. & Synge, R.L. (1941). Некоторые применения периодической кислоты для изучения гидроксиаминокислот белковых гидролизатов: высвобождение ацетальдегида и высших альдегидов периодической кислотой. 2. Обнаружение и выделение формальдегида, выделяемого периодической кислотой. 3. Аммиак отделяется от оксиаминокислот периодической кислотой. 4. Гидроксиаминокислотная фракция шерсти. 5. Гидроксилизин с приложением Флоренс О. Белл. Лаборатория текстильной физики, Университет Лидса. Биохимический журнал, 35(3), 294-314.1.
  7. Асима. Чаттерджи и С. Г. Маджумдар. (1956). Использование периодической кислоты для обнаружения и локализации этиленовой ненасыщенности. Аналитическая химия 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.