ЙОДНАЯ КИСЛОТА (HIO2): СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Иодистая кислота представляет собой химическое соединение f'ormula СМО 2. Эта кислота, а также ее соли (известные как йодиты) являются чрезвычайно нестабильными соединениями, которые наблюдались, но никогда не выделялись.

Это слабая кислота, что означает, что она полностью не диссоциирует. В анионе йод находится в степени окисления III и имеет структуру, аналогичную хлорноватистой или бромистой кислоте, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Структура йодной кислоты

Несмотря на то, что соединение нестабильно, йодная кислота и ее йодитные соли были обнаружены как промежуточные продукты при превращении йодидов (I ^- ) в йодаты (IO ₃ ^- ).

Его нестабильность возникает из-за реакции дисмутации (или диспропорционирования) с образованием гипойодной кислоты и йодной кислоты, которая аналогична хлорноватистой и бромистой кислотам следующим образом:

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

В 1823 году в Неаполе ученый Луиджи Сементини написал письмо Э. Даниэлю, секретарю королевского учреждения в Лондоне, в котором объяснил метод получения йодной кислоты.

В письме он сказал, что, учитывая, что азотистая кислота образуется при объединении азотной кислоты с тем, что он назвал азотистым газом (возможно, N ₂ O), йодная кислота может быть образована таким же образом путем реакции йодистой кислоты с оксидом. йода, соединения, которое он открыл.

При этом он получил жидкость желтовато-янтарного цвета, которая теряла свой цвет при контакте с атмосферой (Sir David Brewster, 1902).

Позже ученый М. Велер обнаружил, что кислота Сементини представляет собой смесь хлорида йода и молекулярного йода, поскольку оксид йода, используемый в реакции, был приготовлен с хлоратом калия (Бранде, 1828).

Физические и химические свойства

Как упоминалось выше, йодная кислота является нестабильным соединением, которое не выделяется, поэтому ее физические и химические свойства теоретически получены путем расчетов и компьютерного моделирования (Royal Society of Chemistry, 2015).

Йодная кислота имеет молекулярную массу 175,91 г / моль, плотность 4,62 г / мл в твердом состоянии и температуру плавления 110 градусов по Цельсию (йодистая кислота, 2013-2016).

Он также имеет растворимость в воде 269 г / 100 мл при 20 градусах Цельсия (является слабой кислотой), имеет pKa 0,75 и магнитную восприимчивость -48,0 · 10-6 см3 / моль (National Центр биотехнологической информации, nd).

Поскольку йодная кислота является нестабильным соединением, которое не выделяется, нет никакого риска обращаться с ней. Теоретическими расчетами было установлено, что йодная кислота не горючая.

Приложения

Нуклеофильное ацилирование

Йодная кислота используется в качестве нуклеофила в реакциях нуклеофильного ацилирования. Пример приведен с ацилированием трифторацетилов, таких как 2,2,2-трифторацетилбромид, 2,2,2-трифторацетилхлорид, 2,2,2-трифторацетилфторид и 2,2,2-трифторацетилйодид до образуют иодозил-2,2,2-трифторацетат, как показано на рисунках 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4 соответственно.

Рисунок 2: реакции образования иодозил-2,2,2-трифторацетата

Йодная кислота также используется в качестве нуклеофила для образования иодозилацетата путем его реакции с ацетилбромидом, ацетилхлоридом, ацетилфторидом и ацетилиодидом, как показано на рисунках 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4 соответственно ( Бесплатная документация GNU, sf).

Рисунок 2: реакции образования йодозилацетата.

Реакции дисмутации

Реакции дисмутации или диспропорционирования представляют собой тип реакции восстановления оксида, при котором окисляемое вещество такое же, как и восстанавливаемое.

В случае галогенов, поскольку они имеют степени окисления -1, 1, 3, 5 и 7, в зависимости от используемых условий могут быть получены различные продукты реакций дисмутации.

В случае йодной кислоты выше был упомянут пример того, как она реагирует с образованием гипойодной кислоты и йодной кислоты в такой форме.

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

В недавних исследованиях была проанализирована реакция кислотной дисмутации йода путем измерения концентраций протонов (H ⁺ ), йодата (IO3 ^- ) и кислого катиона гипойодита (H ₂ IO ⁺ ), чтобы лучше понять механизм кислотной дисмутации. йод (Смиляна Маркович, 2015).

Был приготовлен раствор, содержащий промежуточные соединения I ³⁺ . Смесь соединений йода (I) и йода (III) получали растворением йода (I ₂ ) и йодата калия (KIO ₃ ) в соотношении 1: 5 в концентрированной серной кислоте (96%). В этом растворе протекает сложная реакция, которую можно описать реакцией:

I ₂ + 3IO ₃ ^- + 8H ^{+ -–>} 5IO ⁺ + H ₂ O

Виды I ³⁺ стабильны только в присутствии избытка йодата. Йод препятствует образованию I ³⁺ . Ион IO ^+, полученный в форме сульфата йода (IO) ₂ SO ₄ ), быстро разлагается в кислом водном растворе и образует I ³⁺ , представленный как кислота HIO ₂ или ионная форма IO3 ^- . Затем был проведен спектроскопический анализ для определения значений концентраций представляющих интерес ионов.

Это представило процедуру для оценки псевдоравновесных концентраций водорода, йодата и ионов H ₂ OI ⁺ , важных кинетических и каталитических частиц в процессе диспропорционирования йодной кислоты, HIO ₂ .

Реакция Брея-Либхафски

Химические часы или колебательная реакция - это сложная смесь реагирующих химических соединений, в которой концентрация одного или нескольких компонентов периодически изменяется или когда внезапные изменения свойств происходят после предсказуемого времени индукции.

Они представляют собой класс реакций, которые служат примером неравновесной термодинамики, приводящей к установлению нелинейного осциллятора. Они имеют теоретическое значение, поскольку показывают, что в химических реакциях не обязательно должно доминировать равновесное термодинамическое поведение.

Реакция Брея-Либхафски - это химические часы, впервые описанные Уильямом К. Брэем в 1921 году, и это первая колебательная реакция в перемешиваемом гомогенном растворе.

Йодная кислота используется экспериментально для изучения этого типа реакции, когда она окисляется перекисью водорода, что дает лучшее согласие между теоретической моделью и экспериментальными наблюдениями (Ljiljana Kolar-Anić, 1992).

Ссылки

1. Бранде, WT (1828). Учебное пособие по химии на основе книги профессора Бранде. Бостон: Гарвардский университет.
2. Бесплатная документация GNU. (SF). йодистая кислота. Получено с chemsink.com: chemsink.com
3. йодистая кислота. (2013-2016). Получено с molbase.com: molbase.com
4. Лиляна Колар-Анич, GS (1992). Механизм реакции Брея - Либхафски: эффект окисления йодистой кислоты перекисью водорода. Chem.Soc., Faraday Trans 1992, 88, 2343-2349. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/1992/ft/ft9928802343#!divAbstract
5. Национальный центр биотехнологической информации. (Й). База данных PubChem Compound; CID = 166623. Получено с сайта pubchem.com:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Королевское химическое общество. (2015). Йодистая кислота ChemSpider ID145806. Получено с ChemSpider: chemspider.com
7. Сэр Дэвид Брюстер, RT (1902). Лондонский и Эдинбургский философский журнал и научный журнал. Лондон: Лондонский университет.
8. Смиляна Маркович, РК (2015). Реакция диспропорционирования йодистой кислоты, HOIO. Определение концентраций соответствующих ионных частиц H +, H2OI + и IO3 -.