ПЕРІОДИЧНА КИСЛОТА (HIO4): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Періодична кислота є оксикислоти, що відповідає ступеню окислення VII йоду. Він існує у двох формах: ортопериодична (H ₅ IO ₆ ) та метаперіодинова кислота (HIO ₄ ). Його відкрили в 1838 році німецькі хіміки Х.Г. Магнус та К.Ф.Аммермюллер.

У розведених водних розчинах періодична кислота знаходиться переважно у формі метаперіодової кислоти та іона гідронію (H ₃ O ⁺ ). Тим часом у концентрованих водних розчинах періодична кислота виявляється як ортопериодна кислота.

Гігроскопічні кристали ортопериодової кислоти. Джерело: Лейем, з Вікісховища

Обидві форми періодичної кислоти присутні в динамічній хімічній рівновазі, переважаюча форма в залежності від рН, що існує у водному розчині.

На верхньому зображенні зображена ортопериодна кислота, яка складається з безбарвних гігроскопічних кристалів (з цієї причини вони виглядають мокрими). Хоча формули та структури між H ₅ IO ₆ та HIO ₄ на перший погляд дуже різняться, вони безпосередньо пов'язані зі ступенем гідратації.

H ₅ IO ₆ можна виразити як HIO ₄ ∙ 2H ₂ O, і тому він повинен бути зневоднений для отримання HIO ₄ ; те ж саме відбувається у зворотному напрямку, коли _{утворюється} гідратація HIO ₄ , H ₅ IO ₆ .

Структура періодичної кислоти

Метаперіодова кислота. Джерело: Benjah-bmm27 через Wikipedia.

На верхньому зображенні показана молекулярна структура метапериодової кислоти, HIO ₄ . Це форма, яка найбільше пояснюється в текстах з хімії; однак він найменш термодинамічно стійкий.

Як видно, він складається з тетраедра, в центрі якого розташований атом йоду (фіолетова сфера), та атомів кисню (червоні сфери) у його вершинах. Три з атомів кисню утворюють подвійний зв’язок з йодом (I = O), в той час як один з них утворює єдиний зв’язок (I-OH).

Ця молекула є кислою завдяки наявності ОН-групи, здатної здавати іон Н ⁺ ; і тим більше, коли позитивний частковий заряд Н більший за рахунок чотирьох атомів кисню, пов'язаних з йодом. Зауважте, що HIO ₄ може утворювати чотири водневі зв’язки: один через ОН (пончик) і три через його атоми кисню (приймає).

Кристалографічні дослідження показали, що йод насправді може приймати два оксигени з сусідньої молекули HIO ₄ . При цьому виходять два октаедри IO ₆ , пов'язані двома зв'язками IOI в цис-положеннях; тобто вони знаходяться на одній стороні і не розділені кутом 180 °.

Ці октаедри IO ₆ пов'язані таким чином, що вони в кінцевому підсумку створюють нескінченні ланцюги, що при взаємодії один з одним вони «озброюють» кристал HIO ₄ .

Ортопериодна кислота

Ортопериодна кислота. Джерело: Benjah-bmm27 через Wikipedia.

На зображенні вище показано найбільш стійку і гідратну форму періодичної кислоти: ортопериодинову кислоту, H ₅ IO ₆ . Кольори для цієї моделі брусків і кульок такі ж, як і для щойно пояснених HIO ₄ . Тут ви безпосередньо бачите, як виглядає октаедр IO ₆ .

Зауважимо, що існує п'ять ОН-груп, що відповідають п'яти іонам Н ^+, які теоретично можуть вивільнити молекулу H ₅ IO ₆ . Однак через зростаюче електростатичне відштовхування він може випустити лише три з цих п'яти, встановивши різні рівноваги дисоціації.

Ці п'ять ОН-груп дозволяють H ₅ IO ₆ приймати різні молекули води, і саме з цієї причини його кристали гігроскопічні; тобто вони поглинають вологу, присутні в повітрі. Вони також відповідають за його значно високу температуру плавлення сполуки ковалентного характеру.

Молекули H ₅ IO ₆ утворюють багато водневих зв’язків між собою, і тому вони надають таку спрямованість, що також дозволяє їх розташовувати в упорядкованому просторі. В результаті такого розташування H ₅ IO ₆ утворює моноклінічні кристали.

Властивості

Молекулярні ваги

-Метаперіонова кислота: 190,91 г / моль.

-Ортопериодна кислота: 227,941 г / моль.

Зовнішність

Біле або блідо-жовте тверде речовина для HIO ₄ або безбарвні кристали для H ₅ IO ₆ .

Точка плавлення

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Точка запалювання

140 ° С.

Стабільність

Стабільний. Сильний окислювач. Контакт з горючими матеріалами може спричинити пожежу. Гігроскопічний. Несумісний з органічними матеріалами та сильними відновниками.

рН

1,2 (розчин 100 г / л води при 20 ° С).

Реактивність

Періодинова кислота здатна розірвати зв’язок віцинальних діолів, присутніх у вуглеводах, глікопротеїнах, гліколіпідах тощо, породжуючи молекулярні фрагменти з кінцевими альдегідними групами.

Ця властивість періодичної кислоти використовується для визначення структури вуглеводів, а також наявності речовин, що відносяться до цих сполук.

Альдегіди, що утворюються в результаті цієї реакції, можуть вступати в реакцію з реагентом Шиффа, виявляючи наявність складних вуглеводів (вони стають фіолетовими). Періодична кислота та реагент Шиффа з'єднуються в реагент, який скорочується PAS.

Номенклатура

Традиційні

Періодична кислота отримала свою назву, оскільки йод працює з найвищою валентністю: +7, (VII). Це спосіб його іменування відповідно до старої номенклатури (традиційної).

У книгах з хімії вони завжди ставлять HIO ₄ як єдиного представника періодичної кислоти, будучи синонімом метапериодової кислоти.

Метаперіодна кислота зобов’язана своєю назвою тому, що йодний ангідрид реагує з молекулою води; тобто ступінь її гідратації найнижча:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Хоча для утворення ортопериодової кислоти, I ₂ O ₇ повинен реагувати з більшою кількістю води:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Реагує з п'ятьма молекулами води замість однієї.

Термін орто-, використовується виключно для позначення H ₅ IO ₆ , і тому періодична кислота відноситься тільки до HIO ₄ .

Систематика та запас

Інші, менш поширені назви періодичної кислоти:

-Тераксокіодат водню (VII).

-Тетораксойова кислота (VII)

Програми

Лікарі

Фарбування PAS. Джерело: Не надано машиночитаного автора. KGH припускається (ґрунтується на претензіях на авторське право).

Фіолетові плями PAS, отримані в результаті реакції періодичної кислоти з вуглеводами, використовуються для підтвердження захворювання на зберігання глікогену; наприклад, хвороба Фон Гірке.

Їх застосовують у таких медичних станах: хвороба Педжета, саркома м’якої частини зору, виявлення агрегатів лімфоцитів у грибоподібних мікозах та при синдромі Сезани.

Вони також використовуються при дослідженні еритролейкемії, незрілого лейкозу еритроцитів. Клітини забарвлюють яскраву фуксію. Крім того, у дослідженні використовуються живі грибкові інфекції, фарбуючи стінки грибів пурпуровим кольором.

У лабораторії

-Використовується при хімічному визначенні марганцю, крім його використання в органічному синтезі.

-Періодна кислота використовується як селективний окислювач у галузі реакцій органічної хімії.

-Періодова кислота може виробляти вивільнення ацетальдегіду та вищих альдегідів. Крім того, періодична кислота може виділяти формальдегід для виявлення та виділення, а також вивільнення аміаку з гідроксиамінокислот.

Розчини періодичної кислоти використовуються при дослідженні наявності амінокислот, які мають групи ОН та NH ₂ у сусідніх положеннях. Розчин періодичної кислоти застосовується спільно з карбонатом калію. У зв'язку з цим серин є найпростішою гідроксиамінокислотою.

Список літератури

1. Гавіра Хосе М Валлехо. (24 жовтня 2017 р.). Значення префіксів мета, піро та орто в старій номенклатурі. Відновлено з: triplenlace.com
2. Гунавардена Г. (17 березня 2016 р.). Періодична кислота. Хімія LibreTexts. Відновлено з: chem.libretexts.org
3. Вікіпедія. (2018). Періодична кислота. Відновлено з: en.wikipedia.org
4. Крафт, Т. та Янсен, М. (1997), Визначення кристалічної структури метаперіодичної кислоти, HIO4, з комбінованою рентгенівською та нейтронною дифракцією. Ендже. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ, & Synge, RL (1941). Деякі застосування періодичної кислоти для дослідження гідроксиамінокислот білкових гідролізатів: Вивільнення ацетальдегіду та вищих альдегідів періодичною кислотою. 2. Виявлення та виділення формальдегіду, що виділяється періодичною кислотою. 3. Розщеплення аміаку від гідроксиамінокислот періодичною кислотою. 4. Гідроксиамінокислотна фракція вовни. 5; Гідроксилізин 'з додатком Флоренс О. Белл Лабораторія текстильної фізики, Університет Лідса. Біохімічний журнал, 35 (3), 294-314.1.
7. Асіма. Чаттерджі та С.Г. Мажумдар. (1956). Використання періодичної кислоти для виявлення та виявлення етиленової ненасиченості. Аналітична хімія 1956 р. 28 (5), 878–879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.