ПЕРИОДНА КИСЕЛИНА (HIO4): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В периодична киселина е oxyacid, което съответства на степента на окисление VII йод. Съществува в две форми: ортопериодна (H ₅ IO ₆) и метапериодна киселина (HIO ₄). Открит е през 1838 г. от немските химици Х. Г. Магнус и CF Амермюлер.

В разредени водни разтвори, перйодна киселина е предимно под формата на metaperiodic киселина и хидрониев йон (Н ₃ О ⁺). Междувременно в концентрирани водни разтвори периодичната киселина се появява като ортопериодна киселина.

Хигроскопични кристали на ортопериодна киселина. Източник: Leiem, от Wikimedia Commons

И двете форми на периодична киселина присъстват в динамично химично равновесие, като преобладаващата форма зависи от pH, съществуващ във водния разтвор.

Горното изображение показва ортопериодна киселина, която се състои от безцветни хигроскопични кристали (поради тази причина изглеждат мокри). Въпреки че формулите и структурите между H ₅ IO ₆ и HIO ₄ на пръв поглед са много различни, двете са пряко свързани със степента на хидратация.

Н ₅ IO ₆ може да се изрази като тио ₄ ∙ 2Н ₂ О, и следователно трябва да бъде дехидратиран до получаване на тио ₄; същото се случва в обратна посока, когато се получава хидратиране на HIO ₄, H ₅ IO ₆.

Структура на периодична киселина

Метапериодна киселина. Източник: Benjah-bmm27 чрез Wikipedia.

Горното изображение показва молекулната структура на метапериодовата киселина, HIO ₄. Това е формата, която се обяснява най-много в текстовете по химия; той обаче е най-малко термодинамично стабилен.

Както се вижда, той се състои от тетраедър, в центъра на който е йодният атом (лилава сфера), и кислородните атоми (червени сфери) в неговите върхове. Три от кислородните атоми образуват двойна връзка с йод (I = O), докато един от тях образува единична връзка (I-OH).

Тази молекула е кисела поради присъствието на ОН групата, която е способна да дарява Н ⁺ йон; и още повече, когато положителният частичен заряд на Н е по-голям поради четирите кислородни атома, свързани с йода. Обърнете внимание, че HIO ₄ може да образува четири водородни връзки: една през ОН (поничка) и три през кислородните атоми (приема).

Кристалографските изследвания показват, че йодът в действителност може да приеме два кислорода от съседна молекула HIO ₄. По този начин се получават два IO ₆ октаедра, свързани с две IOI връзки в цис позиции; тоест те са от една и съща страна и не са разделени под ъгъл 180 °.

Тези IO ₆ октаедри са свързани по такъв начин, че в крайна сметка създават безкрайни вериги, че когато взаимодействат помежду си, те „въоръжават“ кристала HIO ₄.

Ортопериодна киселина

Ортопериодна киселина. Източник: Benjah-bmm27 чрез Wikipedia.

Изображението по-горе показва най-стабилната и хидратирана форма на периодична киселина: ортопериодна киселина, H ₅ IO ₆. Цветовете за този модел барове и сфери са същите като за току- що обяснените HIO ₄. Тук можете да видите директно как изглежда IO ₆ октаедър.

Обърнете внимание, че има пет OH групи, съответстващи на петте H ⁺ йони, които теоретично биха могли да освободят молекулата H ₅ IO ₆. Въпреки това, поради увеличаващите се електростатични отблъсквания, той може да освободи само три от тези пет, установявайки различни равновесия на дисоциация.

Тези пет OH групи позволяват H ₅ IO _{6 да} приема различни водни молекули и поради тази причина кристалите му са хигроскопични; тоест те абсорбират влагата, присъстваща във въздуха. Те са отговорни и за значително високата му точка на топене на съединение с ковалентно естество.

Молекулите на H ₅ IO ₆ образуват много водородни връзки помежду си и следователно те придават такава насоченост, която също позволява да бъдат подредени в подредено пространство. В резултат на това подреждане H ₅ IO ₆ образува моноклинични кристали.

Имоти

Молекулни тегла

-Метапериодна киселина: 190.91 g / mol.

-Ортопериодна киселина: 227.941 g / mol.

Външен вид

Бяло или бледожълто твърдо вещество за HIO ₄ или безцветни кристали за H ₅ IO ₆.

Точка на топене

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Точка на запалване

140 ° С.

стабилност

Стабилен. Силен окислител. Контактът с горими материали може да причини пожар. Хигроскопична. Несъвместим с органични материали и силни редуциращи агенти.

рН

1.2 (разтвор на 100 g / L вода при 20 ° C).

реактивност

Периодичната киселина е в състояние да разруши връзката на вициналните диоли, присъстващи във въглехидрати, гликопротеини, гликолипиди и др., С произход на молекулни фрагменти с терминални алдехидни групи.

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

Алдехидите, образувани при тази реакция, могат да реагират с реактива на Шиф, откривайки наличието на сложни въглехидрати (те стават лилави). Периодичната киселина и реактивът на Шиф се свързват в реагент, който е съкратено PAS.

номенклатура

традиционен

Периодната киселина има своето име, тъй като йодът работи с най-високата си валентност: +7, (VII). Това е начинът на именуването му според старата номенклатура (традиционната).

В книгите по химия те винаги поставят HIO ₄ като единствения представител на периодичната киселина, като е синоним на метапериодна киселина.

Метапериодовата киселина дължи името си на факта, че йодният анхидрид реагира с водна молекула; тоест степента му на хидратация е най-ниската:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Докато за образуването на ортопериодна киселина, I ₂ O ₇ трябва да реагира с по-голямо количество вода:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Реагира с пет водни молекули вместо една.

Терминът орто-, се използва изключително за означаване на H ₅ IO ₆ и следователно периодичната киселина се отнася само до HIO ₄.

Систематика и склад

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

-водороден тетраоксоиодат (VII).

-Тетораксойодна киселина (VII)

Приложения

Лекари

Оцветяване с PAS. Източник: Не е предоставен машинно четим автор. KGH прие (въз основа на претенции за авторско право).

Лилавите PAS петна, получени при реакцията на периодична киселина с въглехидрати, се използват за потвърждаване на заболяването за съхранение на гликоген; например болестта на Фон Гирке.

Използват се при следните медицински състояния: болест на Пейдж, саркома на меката част при виждане, откриване на лимфоцитни агрегати в микоза фунгоиди и при синдром на Сезани.

Те се използват и при изследване на еритролеукемията, левкемия на незрелите червени кръвни клетки. Клетките оцветяват ярка фуксия. Освен това при изследването се използват живи гъбични инфекции, като оцветяват стените на гъбичките в цвят магента.

В лабораторията

-Използва се при химическото определяне на мангана, в допълнение към използването му в органичен синтез.

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

-Периодната киселина може да доведе до освобождаване на ацеталдехид и по-високи алдехиди. Освен това, периодичната киселина може да освободи формалдехид за откриване и изолиране, както и освобождаването на амоняк от хидроксиаминокиселини.

-Резиите на периодичната киселина се използват при изследване на наличието на аминокиселини, които имат OH и NH2 _групи в съседни позиции. Разтворът на периодична киселина се използва заедно с калиев карбонат. В тази връзка серинът е най-простата хидроксиаминокиселина.

Препратки

1. Гавира Хосе М Валехо. (24 октомври 2017 г.). Значение на префиксите мета, пиро и орто в старата номенклатура. Възстановена от: triplenlace.com
2. Гунавардена Г. (17 март 2016 г.). Периодна киселина. Химия LibreTexts. Възстановено от: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Периодна киселина. Възстановено от: en.wikipedia.org
4. Крафт, Т. и Янсен, М. (1997), Определяне на кристалната структура на метапериодичната киселина, HIO4, с комбинирана рентгенова и неутронна дифракция. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ, & Synge, RL (1941). Някои приложения на периодичната киселина за изследване на хидроксиаминокиселините на протеиновите хидролизати: Освобождаването на ацеталдехид и по-високи алдехиди чрез периодична киселина. 2. Откриване и изолиране на формалдехид, освободен с периодична киселина. 3. Разделянето на амоняк от хидроксиаминокиселини чрез периодична киселина. 4. Хидроксиамино-киселината фракция на вълната. 5; Hydroxylysine 'с приложение от Флоренс О. Бел лаборатория по текстилна физика, Университет в Лийдс. Биохимичното списание, 35 (3), 294-314.1.
7. Асима. Chatterjee и SG Majumdar. (1956). Използване на периодична киселина за откриване и локализиране на етиленовата ненаситеност. Аналитична химия 1956 г. 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.