Struktura, właściwości, nazewnictwo i zastosowania kwasu nadjodowego (HIO4)



The kwas nadjodowy jest to kwas tlenowy, który odpowiada stopniowi utlenienia jodu VII. Istnieje w dwóch formach: ortoperydycznej (H5IO6) i kwas metaperiodowy (HIO)4). Został odkryty w 1838 roku przez niemieckich chemików H. G. Magnusa i C. F. Ammermüllera.

W rozcieńczonych roztworach wodnych, kwas nadjodowy znajduje się głównie w postaci kwasu metaperiodowego i jonu hydroniowego (H3O+). Tymczasem, w stężonych roztworach wodnych, kwas nadjodowy pojawia się jako kwas ortoperiodyczny.

Obie formy kwasu nadjodowego występują w dynamicznej równowadze chemicznej, w zależności od przeważającej postaci istniejącego pH w roztworze wodnym.

Górny obraz pokazuje kwas ortoperydowy, który składa się z higroskopijnych bezbarwnych kryształów (dlatego wyglądają na mokre). Chociaż formuły i struktury między H5IO6 i HIO4 na pierwszy rzut oka są bardzo różne, oba są bezpośrednio związane ze stopniem nawodnienia.

H5IO6 można wyrazić jako HIO4∙ 2H2Lub, dlatego musisz go odwodnić, aby uzyskać HIO4; to samo dzieje się w przeciwnym kierunku, poprzez nawodnienie HIO4 H jest produkowany5IO6.

Indeks

  • 1 Struktura kwasu nadjodowego
    • 1.1 Ortoperoksykwas
  • 2 Właściwości
    • 2.1 Masy cząsteczkowe
    • 2.2 Wygląd fizyczny
    • 2.3 Temperatura topnienia
    • 2.4 Punkt zapłonu
    • 2.5 Stabilność
    • 2,6 pH
    • 2.7 Reaktywność
  • 3 Nazewnictwo
    • 3.1 Tradycyjne
    • 3.2 Systematyka i zapasy
  • 4 zastosowania
    • 4.1 Lekarze
    • 4.2 W laboratorium
  • 5 referencji

Struktura kwasu okresowego

Strukturę molekularną kwasu metaperiodowego, HIO, pokazano na górnym obrazie4. Jest to forma, która jest najbardziej wyjaśniona w tekstach chemicznych; jest jednak najmniej stabilny termodynamicznie.

Jak można zauważyć, składa się z czworościanu, w którego centrum znajduje się atom jodu (fioletowa kula), aw jego wierzchołkach atomy tlenu (czerwone kule). Trzy atomy tlenu tworzą podwójne wiązanie z jodem (I = O), podczas gdy jeden z nich tworzy pojedyncze wiązanie (I-OH).

Ta cząsteczka jest kwaśna z powodu obecności grupy OH, zdolna do oddania jonu H+; a nawet bardziej, gdy częściowy dodatni ładunek H jest większy z powodu czterech atomów tlenu związanych z jodem.  Zauważ, że HIO4 może tworzyć cztery wiązania wodorowe: jeden przez OH (pączek) i trzy atomy tlenu (akceptuje).

Badania krystalograficzne wykazały, że jod może w rzeczywistości przyjąć dwa atomy tlenu z sąsiedniej cząsteczki HIO4. W ten sposób uzyskuje się dwa ośmiościany IO6, połączone dwoma wiązaniami I-O-I w pozycjach cis; to znaczy, że są po tej samej stronie i nie są rozdzielone kątem 180 °.

Te ośmiościany IO6 są one połączone w taki sposób, że tworzą nieskończone łańcuchy, które podczas interakcji ze sobą „uzbrajają” kryształ HIO4.

Kwas ortoperoksydowy

Na górnym obrazie pokazano najbardziej stabilną i uwodnioną formę kwasu nadjodowego: kwas ortoperydowy, H5IO6. Kolory dla tego modelu prętów i sfer są takie same jak dla HIO4 właśnie wyjaśnione. Tutaj możesz zobaczyć bezpośrednio jak wygląda ośmiościan IO6.

Należy zauważyć, że istnieje pięć grup OH, odpowiadających pięciu jonom H+ które teoretycznie mogłyby uwolnić cząsteczkę H5IO6. Jednak ze względu na rosnące odpychanie elektrostatyczne może uwolnić tylko trzy z tych pięciu, ustanawiając różne równowagi dysocjacji.

Te pięć grup OH pozwala na H5IO6 zaakceptować kilka cząsteczek wody iz tego powodu ich kryształy są higroskopijne; to znaczy absorbują wilgoć obecną w powietrzu. Są one również odpowiedzialne za ich znacznie wysoką temperaturę topnienia dla związku o charakterze kowalencyjnym.

Cząsteczki H5IO6 tworzą między sobą wiele mostów wodorowych, a zatem zapewniają kierunkowość, która pozwala na ich uporządkowanie w przestrzeni. W wyniku wspomnianego zamówienia H5IO6 tworzyć monokliniczne kryształy.

Właściwości

Masy cząsteczkowe

-Kwas metaperydowy: 190,91 g / mol.

-Kwas ortoperoksydowy: 227,941 g / mol.

Wygląd fizyczny

Jednolity biały lub jasnożółty, dla HIO4, lub bezbarwne kryształy, dla H5IO6.

Temperatura topnienia

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Punkt zapłonu

140 ° C.

Stabilność

Stabilny Silny utleniacz W kontakcie z materiałami palnymi może spowodować pożar. Higroskopijny Niekompatybilny z materiałami organicznymi i silnymi środkami redukującymi.

pH

1,2 (roztwór 100 g / l wody o temperaturze 20 ° C).

Reaktywność

Kwas okresowy jest zdolny do rozbijania wiązania wicynalnych dioli obecnych w węglowodanach, glikoproteinach, glikolipidach itp., Pochodzących fragmentów molekularnych z aldehydowymi grupami końcowymi.

Ta właściwość kwasu nadjodowego jest wykorzystywana do określania struktury węglowodanów, a także obecności substancji związanych z tymi związkami.

Aldehydy utworzone w tej reakcji mogą reagować z odczynnikiem Schiffa, wykrywając obecność złożonych węglowodanów (są one zabarwione na fioletowo). Kwas okresowy i odczynnik Schiffa są sprzężone w odczynniku oznaczonym skrótem PAS.

Nomenklatura

Tradycyjny

Kwas okresowy ma swoją nazwę, ponieważ jod działa z największą z jego wartościowości: +7, (VII). W ten sposób można nazwać go według starej nomenklatury (tradycyjnej).

W książkach z chemii zawsze umieszczają HIO4 jako jedyny przedstawiciel kwasu nadjodowego, będący synonimem kwasu metaperydowego.

Kwas metaperiodowy zawdzięcza swoją nazwę temu, że bezwodnik jodowy reaguje z cząsteczką wody; to znaczy, jego stopień uwodnienia jest najniższy:

Ja2O7 + H2O => 2HIO4

Podczas tworzenia kwasu ortoperiodowego,2O7 musi reagować z większą ilością wody:

Ja2O7 + 5H2O => 2H5IO6

Reagowanie z pięcioma cząsteczkami wody zamiast jednej.

Termin orto - odnosi się wyłącznie do H5IO6, i dlatego kwas okresowy odnosi się tylko do HIO4.

Systematyka i zapasy

Inne nazwy, mniej powszechne, dla kwasu nadjodowego to:

-wodór tetraoksiodowy (VII).

-Kwas tetraoksoyodowy (VII)

Używa

Lekarze

Purpurowe plamy PAS uzyskane w reakcji kwasu nadjodowego z węglowodanami są wykorzystywane do potwierdzenia choroby przechowywania glikogenu; na przykład choroba von Gierke.

Stosuje się je w następujących stanach medycznych: choroba Pageta, mięsak tkanek miękkich podczas obserwacji, wykrywanie agregatów limfocytów w ziarniniakach grzybiczych i zespół Sezany'ego.

Są one również wykorzystywane w badaniach nad erytroleukemią, białaczką niedojrzałych krwinek czerwonych. Komórki zabarwiają jasny kolor fuksji. Ponadto w badaniu wykorzystuje się zakażenia żywymi grzybami, obumierając ściany grzybów w kolorze magenta.

W laboratorium

-Jest on używany do chemicznego oznaczania manganu, oprócz jego zastosowania w syntezie organicznej.

-Kwas okresowy jest stosowany jako selektywny utleniacz w dziedzinie reakcji chemii organicznej.

-Kwas okresowy może powodować uwalnianie aldehydu octowego i wyższych aldehydów. Ponadto kwas nadjodowy może uwalniać formaldehyd w celu jego wykrywania i izolacji, a także uwalniania amoniaku z hydroksyaminokwasów..

-Roztwory kwasu okresowego stosuje się w badaniu obecności aminokwasów, które mają grupy OH i NH2 w sąsiednich pozycjach. Roztwór kwasu nadjodowego stosuje się w połączeniu z węglanem potasu. Pod tym względem seryna jest najprostszym hydroksyaminokwasem.

Referencje

  1. Gavira José M Vallejo. (24 października 2017). Znaczenie prefiksów meta, pyro i orto w starej nomenklaturze. Odzyskany z: triplenlace.com
  2. Gunawardena G. (17 marca 2016 r.). Kwas okresowy. Chemia LibreTexts. Źródło: chem.libretexts.org
  3. Wikipedia. (2018). Kwas okresowy. Źródło: en.wikipedia.org
  4. Kraft, T. i Jansen, M. (1997), Wyznaczanie struktury krystalicznej metaperiodycznego kwasu, HIO4, z połączoną rentgenowską i dyfrakcją neutronową. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
  5. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
  6. Martin, A. J. i Synge, R. L. (1941). Niektóre zastosowania kwasu nadjodowego do badania hydroksyaminokwasów hydrolizatów białkowych: uwalnianie aldehydu octowego i wyższych aldehydów przez kwas nadjodowy. 2. Wykrywanie i izolacja formaldehydu uwolnionego przez kwas nadjodowy. 3. Amoniak rozszczepiony z hydroksyaminokwasów przez kwas nadjodowy. 4. Frakcja hydroksyaminokwasu z wełny. 5. Hydroksylysyna ”z dodatkiem Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. Czasopismo biochemiczne, 35(3), 294-314.1.
  7. Asima Chatterjee i S. G. Majumdar. (1956). Zastosowanie kwasu okresowego do wykrywania i lokalizacji nienasycenia etylenowego. Analytical Chemistry 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.