ПЕРИОДИЧЕСКАЯ КИСЛОТА (HIO4): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Периодическая кислота является оксикислоты, что соответствует степени окисления VII йода. Он существует в двух формах: ортопериодической (H ₅ IO ₆ ) и метапериодовой кислоте (HIO ₄ ). Он был открыт в 1838 году немецкими химиками Х. Г. Магнусом и К. Ф. Аммермюллером.

В разбавленных водных растворах периодная кислота находится в основном в форме метапериодовой кислоты и иона гидроксония (H ₃ O ⁺ ). Между тем, в концентрированных водных растворах периодная кислота проявляется как ортопериодная кислота.

Гигроскопические кристаллы ортопериодовой кислоты. Источник: Лейем, из Wikimedia Commons.

Обе формы периодной кислоты присутствуют в динамическом химическом равновесии, причем преобладающая форма зависит от pH водного раствора.

На верхнем изображении показана ортопериодная кислота, которая состоит из бесцветных гигроскопичных кристаллов (по этой причине они выглядят влажными). Хотя формулы и структуры между H ₅ IO ₆ и HIO ₄ на первый взгляд сильно различаются, они напрямую связаны со степенью гидратации.

H ₅ IO ₆ может быть выражен как HIO ₄ ∙ 2H ₂ O, и поэтому для получения HIO ₄ его необходимо обезвоживать ; то же самое происходит в обратном направлении, когда при гидратации HIO _{4 образуется} H ₅ IO ₆ .

Состав периодической кислоты

Метапериодная кислота. Источник: Benjah-bmm27 через Википедию.

На верхнем изображении показана молекулярная структура метапериодовой кислоты HIO ₄ . Это форма, которая чаще всего объясняется в текстах по химии; однако он наименее термодинамически устойчив.

Как видно, он состоит из тетраэдра, в центре которого находится атом йода (фиолетовая сфера), и атомов кислорода (красные сферы) в его вершинах. 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 отдавать ион H ⁺ ; и тем более, когда положительный частичный заряд H больше из-за четырех атомов кислорода, связанных с йодом. Обратите внимание, что HIO ₄ может образовывать четыре водородные связи: одну через ОН (бублик) и три через атомы кислорода (принимает).

Кристаллографические исследования показали, что йод фактически может принимать два атома кислорода из соседней молекулы HIO ₄ . При этом получаются два октаэдра IO ₆ , связанные двумя связями IOI в цис-положениях; то есть они находятся на одной стороне и не разделены углом 180 °.

Эти октаэдры IO ₆ связаны таким образом, что в конечном итоге образуют бесконечные цепочки, которые при взаимодействии друг с другом «вооружают» кристалл HIO ₄ .

Ортопериодная кислота

Ортопериодная кислота. Источник: Benjah-bmm27 через Википедию.

На изображении выше показана наиболее стабильная и гидратированная форма периодной кислоты: ортопериодная кислота, H ₅ IO ₆ . Цвета этой модели стержней и сфер такие же, как у только что описанной HIO ₄ . Здесь вы можете непосредственно увидеть, как выглядит октаэдр IO ₆ .

Обратите внимание, что существует пять групп OH, соответствующих пяти ионам H ⁺ , которые теоретически могут высвобождать молекулу H ₅ IO ₆ . Однако из-за увеличения электростатического отталкивания он может высвободить только три из этих пяти, устанавливая различные равновесия диссоциации.

Эти пять групп ОН позволяют H ₅ IO ₆ принимать различные молекулы воды, и именно по этой причине его кристаллы гигроскопичны; то есть они поглощают влагу, присутствующую в воздухе. Они также ответственны за его довольно высокую температуру плавления для соединения ковалентной природы.

Молекулы H ₅ IO ₆ образуют много водородных связей друг с другом, и поэтому они обеспечивают такую ​​направленность, которая также позволяет им располагаться в упорядоченном пространстве. В результате такого расположения H ₅ IO ₆ образует моноклинные кристаллы.

свойства

Молекулярная масса

-Метапериодовая кислота: 190,91 г / моль.

-Ортопериодная кислота: 227,941 г / моль.

Внешность

Белое или бледно-желтое твердое вещество для HIO ₄ или бесцветные кристаллы для H ₅ IO ₆ .

Температура плавления

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Точка возгорания

140 ° С.

стабильность

Стабильная. Сильный окислитель. Контакт с горючими материалами может вызвать пожар. Гигроскопичность. Несовместим с органическими материалами и сильными восстановителями.

pH

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

Реактивность

Периодическая кислота способна разорвать связь вицинальных диолов, присутствующих в углеводах, гликопротеинах, гликолипидах и т.д., с образованием молекулярных фрагментов с концевыми альдегидными группами.

Это свойство периодной кислоты используется для определения структуры углеводов, а также наличия веществ, относящихся к этим соединениям.

Альдегиды, образованные в результате этой реакции, могут реагировать с реактивом Шиффа, обнаруживая наличие сложных углеводов (они становятся пурпурными). Периодическая кислота и реагент Шиффа объединены в реагент, сокращенно PAS.

Номенклатура

традиционный

Периодическая кислота получила свое название, потому что йод имеет самую высокую валентность: +7, (VII). Это способ его наименования по старой номенклатуре (традиционной).

В книгах по химии HIO ₄ всегда рассматривается как единственный представитель периодной кислоты, являющийся синонимом метапериодовой кислоты.

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

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

В то время как для образования ортопериодной кислоты I ₂ O ₇ должен реагировать с большим количеством воды:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Реагирует с пятью молекулами воды вместо одной.

Термин орто- используется исключительно для обозначения H ₅ IO ₆ , и поэтому периодическая кислота относится только к HIO ₄ .

Систематика и инвентарь

Другие, менее распространенные названия периодической кислоты:

-Тетраоксойодат водорода (VII).

-Тетраоксойодовая кислота (VII)

Приложения

Врачи

Окрашивание ПАС. Источник: Машиночитаемый автор не предоставлен. Предполагается, что KGH (на основании заявлений об авторских правах).

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

Они используются при следующих заболеваниях: болезнь Педжета, саркома мягкой части при зрении, обнаружение агрегатов лимфоцитов при грибовидном микозе и синдроме Сезани.

Они также используются при изучении эритролейкемии, лейкемии незрелых эритроцитов. Клетки окрашивают яркую фуксию. Кроме того, в исследовании используются живые грибковые инфекции, окрашивающие стенки грибов в пурпурный цвет.

В лаборатории

-Он используется для химического определения марганца в дополнение к его использованию в органическом синтезе.

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

-Периодная кислота может выделять ацетальдегид и высшие альдегиды. Кроме того, периодическая кислота может выделять формальдегид для обнаружения и выделения, а также выделять аммиак из гидроксиаминокислот.

- Растворы периодической кислоты используются для изучения присутствия аминокислот, которые имеют группы ОН и NH ₂ в соседних положениях. Раствор периодической кислоты используется вместе с карбонатом калия. В этом отношении серин представляет собой простейшую гидроксиаминокислоту.

Ссылки

1. Гавира Хосе М. Вальехо. (24 октября 2017 г.). Значение приставок мета, пиро и орто в старой номенклатуре. Получено с: triplenlace.com
2. Гунавардена Г. (17 марта 2016 г.). Периодическая кислота. Химия LibreTexts. Получено с: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Периодическая кислота. Получено с: en.wikipedia.org
4. Крафт Т. и Янсен М. (1997), Определение кристаллической структуры метапериодовой кислоты HIO4 с помощью комбинированной рентгеновской и нейтронной дифракции. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. DOI: 10.1002 / anie.199717531
5. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
6. Мартин, AJ, и Synge, RL (1941). Некоторые применения периодной кислоты для изучения гидроксиаминокислот белковых гидролизатов: выделение ацетальдегида и высших альдегидов периодной кислотой. 2. Обнаружение и выделение формальдегида, выделяемого периодной кислотой. 3. Отщепление аммиака от гидроксиаминокислот периодной кислотой. 4. Гидроксиаминокислотная фракция шерсти. 5. Гидроксилизин »с приложением Лаборатории текстильной физики Флоренс О. Белл, 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.