Структура, свойства, номенклатура и употреби на периодичната киселина (HIO4)



на периодична киселина това е оксацид, който съответства на окислителното състояние VII на йода. Съществува в две форми: ортопериодичната (Н5IO6) и метапериодната киселина (HIO)4). Открит е през 1838 г. от немските химици Х. Г. Магнус и К. Ф. Аммерюлер.

В разредени водни разтвори периодичната киселина се намира главно под формата на метапериодна киселина и хидрониев йон (Н3О+). В същото време в концентрирани водни разтвори периодичната киселина се появява като ортопериодна киселина.

Двете форми на периодичната киселина присъстват в динамично химическо равновесие, в зависимост от преобладаващата форма на съществуващото рН във водния разтвор..

Горното изображение показва ортопериодна киселина, която се състои от хигроскопични безцветни кристали (затова изглеждат влажни). Въпреки че формулите и структурите между H5IO6 и HIO4 На пръв поглед те са много различни, двете са пряко свързани със степента на хидратация.

H5IO6 може да се изрази като HIO42Н2Или, следователно, трябва да го дехидратирате, за да получите HIO4; същото се случва в обратна посока, чрез хидратиране на HIO4 H се произвежда5IO6.

индекс

  • 1 Структура на периодичната киселина
    • 1.1 Ортоперокси киселина
  • 2 Свойства
    • 2.1 Молекулни тегла
    • 2.2 Физически вид
    • 2.3 Точка на топене
    • 2.4 Точка на запалване
    • 2.5 Стабилност
    • 2.6 рН
    • 2.7 Реактивност
  • 3 Номенклатура
    • 3.1 Традиционен
    • 3.2 Систематика и запаси
  • 4 Използване
    • 4.1 Лекари
    • 4.2 В лабораторията
  • 5 Препратки

Структура на периодичната киселина

Молекулярната структура на метапериодната киселина, HIO, е показана в горното изображение4. Това е формата, която е най-обяснена в текстовете по химия; въпреки това, той е най-малко термодинамично стабилен.

Както може да се види, той се състои от тетраедър, в центъра на който се намира йодният атом (пурпурна сфера), а във върховете му са атомите на кислорода (червените сфери). Три от кислородните атоми образуват двойна връзка с йод (I = O), докато една от тях образува единична връзка (I-OH)..

Тази молекула е кисела поради присъствието на ОН групата, като е способна да дари Н йон+; още повече, когато частичният положителен заряд на Н е по-голям поради четирите кислородни атома, свързани с йод.  Обърнете внимание, че HIO4 може да образува четири водородни връзки: една чрез OH (поничка) и три кислородни атома (приема).

Кристалографските изследвания показват, че йодът може в действителност да приеме два кислорода от съседна молекула на HIO4. По този начин се получават два IO октаедра6, свързани чрез две I-O-I връзки в cis позиции; те са на една и съща страна и не са разделени от ъгъл от 180 °.

Тези IO октаедри6 те са свързани по такъв начин, че в крайна сметка създават безкрайни вериги, които при взаимодействие един с друг "ръката" на кристала HIO4.

Ортоперокси киселина

В горното изображение е показана най-стабилната и хидратирана форма на периодичната киселина: ортоперидичната киселина, Н5IO6. Цветовете за този модел барове и сфери са същите като за HIO4 просто обясни. Тук можете директно да видите как изглежда октаедър на IO6.

Отбележете, че има пет ОН групи, съответстващи на петте Н йона+ което теоретично би могло да освободи молекулата Н5IO6. Въпреки това, поради нарастващите електростатични отблъсквания, той може да освободи само три от тези пет, установявайки различно равновесие на дисоциация..

Тези пет ОН групи позволяват Н5IO6 приемат няколко водни молекули и именно поради това техните кристали са хигроскопични; това означава, че те абсорбират влагата във въздуха. Също така, те са отговорни за тяхната значително висока точка на топене за съединение с ковалентен характер.

Н молекули5IO6 те образуват много водородни мостове помежду си и следователно дават насоченост, която им позволява да бъдат подредени в пространството. В резултат на споменатото подреждане, Н5IO6 образуват моноклинни кристали.

свойства

Молекулни тегла

-Метапериодна киселина: 190.91 g / mol.

-Ортопероксидна киселина: 227,941 g / mol.

Физически вид

Твърдо бяло или бледожълто за HIO4, или безцветни кристали, за Н5IO6.

Точка на топене

128 ° С (263.3 ° F, 401.6 ° F).

Точка на запалване

140 ° С.

стабилност

Стабилен. Силен окислител При контакт с горими материали може да предизвика пожар. Хигроскопична. Несъвместим с органични материали и силни редуциращи агенти.

рН

1,2 (разтвор от 100 g / L вода при 20 ° C).

реактивност

Периодичната киселина е способна да разруши връзката на вицинални диоли, налични в въглехидрати, гликопротеини, гликолипиди и др., С произход от молекулни фрагменти с алдехидни крайни групи..

Това свойство на периодичната киселина се използва при определянето на структурата на въглехидратите, както и при наличието на вещества, свързани с тези съединения..

Алдехидите, образувани от тази реакция, могат да реагират с реактива на Шиф, откривайки наличието на сложни въглехидрати (те са оцветени в пурпурен цвят). Периодичната киселина и реагентът на Schiff са свързани в реактив, който е съкратен като PAS.

номенклатура

традиционен

Периодичната киселина има своето наименование, защото йодът работи с най-голямата от неговите валенции: +7, (VII). Това е начинът да го наречем според старата номенклатура (традиционната).

В химическите книги те винаги поставят HIO4 като единствен представител на периодичната киселина, който е синоним на метаперидонова киселина.

Метапериодната киселина дължи името си на факта, че йодният анхидрид реагира с молекула вода; неговата степен на хидратация е най-ниска:

аз2О7 + Н2O => 2HIO4

Докато за образуването на ортопериодична киселина,2О7 трябва да реагира с по-голямо количество вода:

аз2О7 + 5Н2О => 2Н5IO6

Реагира с пет водни молекули вместо с една.

Терминът орто-, се използва изключително за означаване на Н5IO6, и затова периодичната киселина се отнася само до HIO4.

Систематика и запаси

Други имена, по-рядко срещани, за периодичната киселина са:

-тетраоксойодат (VII) водород.

-Tetraoxoyodium acid (VII)

приложения

медицински

Лилавите петна на PAS, получени при реакцията на периодичната киселина с въглехидрати, се използват за потвърждаване на болестта на съхранение на гликоген; например болестта на Von Gierke.

Те се използват при следните заболявания: болест на Paget, сарком на меките тъкани при наблюдение, откриване на агрегати на лимфоцити при микозни фунгоиди и синдром на Sezany..

Те се използват и при изследване на еритролевкемия, левкемия на незрели червени кръвни клетки. Клетките оцветяват с ярък цвят на фуксия. В допълнение, в проучването се използват инфекции с живи гъби, които умират стените на гъбички с пурпурен цвят.

В лабораторията

-Използва се при химичното определяне на мангана, в допълнение към използването му в органичния синтез.

-Периодичната киселина се използва като селективен окислител в областта на реакциите на органичната химия.

-Периодичната киселина може да предизвика освобождаването на ацеталдехид и по-високи алдехиди. В допълнение, периодичната киселина може да освободи формалдехид за неговото откриване и изолиране, както и освобождаването на амоняк от хидроксиаминокиселини..

-Периодичните киселинни разтвори се използват в изследването на присъствието на аминокиселини, които имат ОН и NH групи2 в съседни позиции. Периодичният киселинен разтвор се използва заедно с калиев карбонат. В тази връзка, серинът е най-простата хидрокси аминокиселина.

препратки

  1. Гавира Хосе М Валехо. (24 октомври 2017 г.). Значение на мета, пиро и орто префикси в старата номенклатура. Възстановен от: triplenlace.com
  2. Gunawardena G. (17 март 2016 г.). Периодична киселина. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
  3. Wikipedia. (2018). Периодична киселина. Изтеглено от: en.wikipedia.org
  4. Kraft, T. и Jansen, M. (1997), Определяне на кристалната структура на метапериодична киселина, HIO4, с комбинирана рентгенова и неутрална дифракция. Angew. Chem., Int., Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
  5. Shiver & Atkins. (2008 г.). Неорганична химия (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
  6. Martin, A.J., & Synge, R.L. (1941). Някои приложения на периодичната киселина за изследване на хидроксиаминокиселините на белтъчните хидролизати: Освобождаване на ацеталдехид и висши алдехиди от периодичната киселина. 2. Откриване и изолиране на формалдехид, отделен от периодичната киселина. 3. Амоняк, отделен от хидроксиаминокиселини с периодична киселина. 4. Хидроксиаминокиселинната фракция от вълна. 5. Хидроксилизин с приложение от Флоренс О. Бел Текстилна физическа лаборатория, Университет на Лийдс. Биохимичното списание, 35(3), 294-314.1.
  7. Асима. Chatterjee и S. G. Majumdar. (1956). Използване на периодична киселина за откриване и локализиране на етиленовата ненаситеност. Аналитична химия 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.