Структура, властивості, номенклатура та застосування періодичної кислоти (HIO4)

The періодичної кислоти це оксацид, що відповідає ступеню окислення VII йоду. Вона існує у двох формах: ортоперіодична (H₅IO₆) і метапердіодна кислота (HIO)₄). Він був відкритий в 1838 році німецькими хіміками Х. Г. Магнусом і К. Ф. Аммермюллером.

У розбавлених водних розчинах періодична кислота зустрічається головним чином у вигляді метаперіодної кислоти і іона гідронію (Н₃O⁺). Тим часом у концентрованих водних розчинах періодична кислота з'являється як ортопериодическая кислота.

Обидві форми періодичної кислоти присутні в динамічному хімічному рівновазі в залежності від переважаючої форми існуючого рН у водному розчині..

Верхнє зображення показує ортопериодическую кислоту, яка складається з гігроскопічних безбарвних кристалів (тому вони виглядають мокрими). Хоча формули і структури між Н₅IO₆ і HIO₄ вони на перший погляд дуже різні, обидва безпосередньо пов'язані зі ступенем гідратації.

H₅IO₆ можуть бути виражені як HIO₄H 2H₂Або, і тому ви повинні зневоднювати його, щоб отримати HIO₄; те ж саме відбувається в протилежному напрямку, шляхом зволоження HIO₄ H виробляється₅IO₆.

Індекс

• 1 Структура періодичної кислоти
  • 1.1 Ортоперокси кислота
• 2 Властивості
  • 2.1 Молекулярні маси
  • 2.2 Фізичний вигляд
  • 2.3 Температура плавлення
  • 2.4 Точка запалювання
  • 2.5 Стабільність
  • 2,6 рН
  • 2.7 Реактивність
• 3 Номенклатура
  • 3.1 Традиційний
  • 3.2 Систематика і запас
• 4 Використання
  • 4.1 Лікарі
  • 4.2 В лабораторії
• 5 Посилання

Періодична кислотна структура

На верхньому зображенні показана молекулярна структура метапердіодної кислоти HIO₄. Це форма, яка найбільш пояснюється в текстах хімії; однак вона найменш термодинамічно стійка.

Як видно, він складається з тетраедра, в центрі якого розташований атом йоду (фіолетова сфера), а в його вершинах - атоми кисню (червоні сфери). Три атоми кисню утворюють подвійний зв'язок з йодом (I = O), тоді як один з них утворює одинарну зв'язок (I-OH)..

Ця молекула є кислою внаслідок присутності групи ОН, здатної донувати іон H⁺; а тим більше, коли частковий позитивний заряд H більший за чотирьох атомів кисню, пов'язаних з йодом.  Зверніть увагу, що HIO₄ може утворювати чотири водневі зв'язки: один через OH (пончик) і три атоми кисню (приймає).

Кристалографічні дослідження показали, що йод може фактично приймати два оксигени з сусідньої молекули HIO₄. При цьому отримують два IO-октаедри₆, пов'язані двома I-O-I зв'язками в cis-позиціях; вони знаходяться на одній стороні і не розділені кутом 180 °.

Ці IO-октаедри₆ вони пов'язані таким чином, що вони в кінцевому підсумку створюють нескінченні ланцюги, які при взаємодії один з одним "рука" кристала HIO₄.

Ортопероксикислоти

У верхньому зображенні показана найбільш стійка і гідратована форма періодичної кислоти: ортоперидиновая кислота, Н₅IO₆. Кольори для цієї моделі барів та сфер такі ж, як для HIO₄ просто пояснив. Тут ви можете побачити, як виглядає восьмигранник IO₆.

Зауважимо, що існує п'ять OH-груп, що відповідають п'яти H-іонам⁺ що теоретично може вивільнити молекулу Н₅IO₆. Однак, внаслідок збільшення електростатичних відштовхувань, він може вивільнити тільки три з цих п'яти, встановивши різні рівноваги дисоціації..

Ці п'ять груп ОН дозволяють H₅IO₆ приймають кілька молекул води, і саме з цієї причини їх кристали гігроскопічні; тобто вони поглинають вологу, присутні в повітрі. Крім того, вони є причиною їх високої температури плавлення для сполуки ковалентного характеру.

Молекули Н₅IO₆ вони утворюють між собою багато водневих мостів, і тому надають спрямованість, яка дозволяє їм акуратно розташуватися в просторі. В результаті згаданого упорядкування, H₅IO₆ утворюють моноклінні кристали.

Властивості

Молекулярні маси

-Метаперидовая кислота: 190,91 г / моль.

-Ортопероксидная кислота: 227,941 г / моль.

Зовнішній вигляд

Твердий білий або блідо-жовтий, для HIO₄, або безбарвні кристали, для Н₅IO₆.

Точка плавлення

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Точка запалювання

140 ºC.

Стабільність

Стабільний Сильний окислювач При контакті з горючими матеріалами може виникнути пожежа. Гігроскопічна Несумісний з органічними матеріалами і сильними відновлюючими речовинами.

рН

1,2 (розчин 100 г / л води при 20ºC).

Реактивність

Періодична кислота здатна розривати зв'язок віцінальних диолів, присутніх у вуглеводах, глікопротеїнах, гліколіпідах тощо, що походять з молекулярних фрагментів з альдегідними кінцевими групами.

Ця властивість періодичної кислоти використовується при визначенні структури вуглеводів, а також при наявності речовин, що відносяться до цих сполук..

Альдегіди, утворені цією реакцією, можуть реагувати з реагентом Шифа, виявляючи присутність складних вуглеводів (вони забарвлені пурпурно). Періодичні кислоти і реактиви Шиффа з'єднуються в реагенті, який скорочується як PAS.

Номенклатура

Традиційний

Періодична кислота має свою назву, оскільки йод працює з найбільшою з його валентностей: +7, (VII). Це спосіб назвати його відповідно до старої номенклатури (традиційної).

У хімічних книгах вони завжди розміщують HIO₄ як єдиний представник періодичної кислоти, будучи синонімом метаперидовой кислоти.

Метапердіодна кислота покладається на свою назву тим, що йодний ангідрид реагує з молекулою води; тобто ступінь гідратації є найнижчим:

I₂O₇ + H₂O => 2HIO₄

При цьому для утворення ортопериодической кислоти, р₂O₇ повинні реагувати з більшою кількістю води:

I₂O₇ + 5H₂O => 2H₅IO₆

Реагує з п'ятьма молекулами води замість однієї.

Термін орто-, використовується виключно для позначення H₅IO₆, і тому періодична кислота відноситься тільки до HIO₄.

Систематика і запас

Інші назви, менш поширені, для періодичної кислоти:

-тетраоксийодат (VII) водню.

-Тетраоксановая кислота (VII)

Використання

Лікарі

Фіолетові плями PAS, отримані в результаті реакції періодичної кислоти з вуглеводами, використовують у підтвердженні хвороби глікогену; наприклад, хвороба фон Гірке.

Їх застосовують у таких захворюваннях: хвороба Педжета, саркома м'яких тканин при візуалізації, виявлення агрегатів лімфоцитів у фунгоідах мікозу та синдром Сезани..

Вони також використовуються при дослідженні еритролейкемії, лейкемії незрілих еритроцитів. Клітини фарбують яскравим кольором фуксії. Крім того, в дослідженні використовуються інфекції живими грибами, що гинуть стіни грибів пурпурового кольору.

У лабораторії

-Він використовується при хімічному визначенні марганцю, крім його використання в органічному синтезі.

-Періодична кислота використовується в якості селективного окислювача в області реакцій органічної хімії.

-Періодична кислота може виробляти вивільнення ацетальдегіду і вищих альдегідів. Крім того, періодична кислота може вивільняти формальдегід для його виявлення і виділення, а також вивільнення аміаку з гидроксиаминокислот..

-Періодичні кислотні розчини використовуються при дослідженні присутності амінокислот, які мають групи OH і NH₂ у сусідніх положеннях. Періодичний розчин кислоти використовують у поєднанні з карбонатом калію. У зв'язку з цим серин є найпростішою гідрокси амінокислотою.

Список літератури

1. Гавіра Хосе М Валлехо. (24 жовтня 2017 року). Значення мета-піро і орто-префіксів у старій номенклатурі. Відновлено з: triplenlace.com
2. Гунавардена Г. (17 березня 2016 р.). Періодична кислота. Хімія LibreTexts. Отримано з: chem.libretexts.org
3. Вікіпедія. (2018). Періодична кислота. Отримано з: en.wikipedia.org
4. Kraft, Т. і Янсен, М. (1997), Визначення кристалічної структури метапердіодної кислоти, HIO4, з комбінованою рентгенівською і нейтроновою дифракцією. Angew. Chem., Int., Eng., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання). Mc Graw Hill.
6. Martin, A.J., & Synge, R.L. (1941). Деякі застосування періодичної кислоти для вивчення гідроксиамінокислот білкових гідролізатів: Вивільнення ацетальдегіду і вищих альдегідів періодичною кислотою. 2. Виявлення та виділення формальдегіду, що виділяється періодичною кислотою. 3. Аміак, розщеплений з гідроксиамінокислот періодичною кислотою. 4. Гидроксиаминокислотная фракція вовни. 5. Гідроксилізин з додатком Флоренс О. Белл Текстильна фізична лабораторія, Університет Лідса. Біохімічний журнал, 35(3), 294-314.1.
7. Asima Chatterjee і S. G. Majumdar. (1956). Використання періодичної кислоти для виявлення та локалізації етиленової ненасиченості. Аналітична хімія 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.