PERIODNA KISLINA (HIO4): ZGRADBA, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2025

Periodična kislina je oxyacid, ki ustreza oksidacijskem stanju VII joda. Obstaja v dveh oblikah: ortoperiodna (H ₅ IO ₆ ) in metaperiodna kislina (HIO ₄ ). Odkrili so ga leta 1838 nemški kemiki HG Magnus in CF Ammermüller.

V razredčenih vodnih raztopin, periodična kislina je v glavnem v obliki metaperiodic kisline in oksonijevih ionov (H ₃ O ⁺ ). Medtem se v koncentriranih vodnih raztopinah periodična kislina pojavlja kot ortoperiodna kislina.

Higroskopski kristali ortoperiodne kisline. Vir: Leiem, iz Wikimedia Commons

Obe obliki periodične kisline sta prisotni v dinamičnem kemijskem ravnovesju, prevladujoča oblika je odvisna od pH, ki je v vodni raztopini.

Zgornja slika prikazuje ortoperiodno kislino, ki je sestavljena iz brezbarvnih higroskopskih kristalov (zato so videti mokri). Čeprav se formule in strukture med H ₅ IO ₆ in HIO ₄ na prvi pogled zelo razlikujejo, sta dve neposredno povezani s stopnjo hidracije.

H ₅ IO ₆ lahko izrazimo kot HIO ₄ ∙ 2H ₂ O, zato ga je treba dehidrirati, da dobimo HIO ₄ ; isto se zgodi v nasprotni smeri, ko se hidrira HIO ₄ , H ₅ IO ₆ .

Struktura periodične kisline

Metaperiodna kislina. Vir: Benjah-bmm27 prek Wikipedije.

Zgornja slika prikazuje molekularno strukturo metaperiodne kisline, HIO ₄ . To je oblika, ki je najbolj razložena v besedilih kemije; vendar je najmanj termodinamično stabilen.

Kot je razvidno, je sestavljen iz tetraedra, v središču katerega je atom joda (vijolična krogla), in atomov kisika (rdeče krogle) v njegovih konicah. Trije kisikovi atomi tvorijo dvojno vez z jodom (I = O), medtem ko eden od njih tvori enojno vez (I-OH).

Ta molekula je kisla zaradi prisotnosti OH skupine, ki lahko darovanje iona H ⁺ ; še bolj pa, kadar je pozitivni delni naboj H večji zaradi štirih atomov kisika, vezanih na jod. Upoštevajte, da lahko HIO ₄ tvori štiri vodikove vezi: ena skozi OH (krof) in tri skozi kisikove atome (sprejema).

Kristalografske študije so pokazale, da jod dejansko lahko sprejme dva oksigena iz sosednje molekule HIO ₄ . Pri tem dobimo dve IO ₆ oktaedri , povezani z dvema IOI vezama v cis položajih; torej so na isti strani in niso ločeni pod kotom 180 °.

Ti oktaedri IO ₆ so povezani tako, da na koncu ustvarijo neskončne verige, ki med seboj medsebojno »ročijo« kristal HIO ₄ .

Ortoperiodna kislina

Ortoperiodna kislina. Vir: Benjah-bmm27 prek Wikipedije.

Slika zgoraj prikazuje najbolj stabilno in hidrirano obliko periodične kisline: ortoperiodna kislina, H ₅ IO ₆ . Barve za ta model palic in kroglic so enake kot pri HIO _{4, ki je} pravkar pojasnjen. Tu lahko neposredno vidite, kako izgleda oktahed IO ₆ .

Upoštevajte, da obstaja pet OH skupin, kar ustreza petim H ⁺ ionom, ki bi teoretično lahko sprostile molekulo H ₅ IO ₆ . Vendar lahko zaradi vse večjih elektrostatičnih odbojnosti sprosti le tri od teh petih, kar vzpostavi različne ravnotežje disociacije.

Teh pet OH skupin omogoči H ₅ IO _{6 do} sprejema različne vodne molekule, in je iz tega razloga, da so njene kristali higroskopski; torej absorbirajo vlago, prisotno v zraku. Prav tako so odgovorni za njeno znatno tališče spojine kovalentne narave.

Molekule H ₅ IO ₆ tvorijo številne vodikove vezi med seboj, zato dajejo takšno usmeritev, ki omogoča tudi njihovo urejanje v urejenem prostoru. Kot rezultat te ureditve H ₅ IO ₆ tvori monoklinične kristale.

Lastnosti

Molekularne uteži

-Metaperiodna kislina: 190,91 g / mol.

-Ortroperiodna kislina: 227.941 g / mol.

Fizični videz

Bela ali bledo rumena trdna snov za HIO ₄ ali brezbarvni kristali za H ₅ IO ₆ .

Tališče

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Točka vžiga

140 ° C.

Stabilnost

Stabilno. Močan oksidant. Stik z gorljivimi materiali lahko povzroči požar. Higroskopski. Nezdružljivo z organskimi materiali in močnimi reducenti.

pH

1.2 (raztopina 100 g / L vode pri 20 ° C).

Reaktivnost

Periodna kislina lahko prekine vez vicinalnih diolov, ki so prisotni v ogljikovih hidratih, glikoproteinih, glikolipidih itd., Pri čemer nastanejo molekularni fragmenti s končnimi aldehidnimi skupinami.

Ta lastnost periodične kisline se uporablja za določanje strukture ogljikovih hidratov, pa tudi prisotnosti snovi, povezanih s temi spojinami.

Aldehidi, ki nastanejo s to reakcijo, lahko reagirajo s Schiffovim reagentom in zaznajo prisotnost zapletenih ogljikovih hidratov (postanejo vijolični). Periodna kislina in Schiffov reagent sta povezana v reagent, ki je skrajšano PAS.

Nomenklatura

Tradicionalna

Periodna kislina je dobila svoje ime, ker jod deluje z najvišjimi valencami: +7, (VII). To je način poimenovanja po stari nomenklaturi (tradicionalni).

V kemijskih knjigah vedno predstavljajo HIO ₄ kot edinega predstavnika periodične kisline, ki je sinonim za metaperiodno kislino.

Metaperiodna kislina je svoje ime dolžna dejstvu, da jodni anhidrid reagira z molekulo vode; torej njegova stopnja hidracije je najnižja:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Medtem ko je za tvorbo orthoperiodic kisline, I ₂ O ₇ mora reagirati z večjo količino vode:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Reagira s petimi molekulami vode namesto z eno.

Izraz orto-, se uporablja izključno za sklicevanje na H ₅ IO ₆ , zato periodično kislino nanaša le na akcije HIO ₄ .

Sistematika in zaloga

Druga, manj pogosta imena za periodično kislino so:

Vodikov tetraksoiodat (VII).

-Tetraoksojoda (VII)

Prijave

Zdravniki

PAS obarvanje. Vir: Avtor ni na voljo za branje avtorja. KGH domneva (na podlagi trditev o avtorskih pravicah).

Vijolični PAS madeži, dobljeni z reakcijo občasne kisline z ogljikovimi hidrati, se uporabljajo za potrditev bolezni shranjevanja glikogena; na primer bolezen Von Gierke.

Uporabljajo se pri naslednjih zdravstvenih stanjih: Pagetova bolezen, sarkom mehkega dela na vidu, odkrivanje limfocitnih agregatov v mikoznih fungoidah in pri Sezanyjevem sindromu.

Uporabljajo se tudi pri študiji eritrolevkemije, levkemije nezrelih rdečih krvnih celic. Celice obarvajo svetlo fuksijo. Poleg tega se v študiji uporabljajo žive glivične okužbe, ki obarvajo stene gliv v magenta.

V laboratoriju

- Uporablja se pri kemični določitvi mangana, poleg uporabe v organski sintezi.

-Periodna kislina se uporablja kot selektivni oksidant na področju reakcij organske kemije.

-Periodna kislina lahko povzroči sproščanje acetaldehida in višjih aldehidov. Poleg tega periodična kislina lahko sprošča formaldehid za odkrivanje in izolacijo ter sproščanje amoniaka iz hidroksiamino kislin.

-Rerovodikove kisline se uporabljajo pri preučevanju prisotnosti aminokislin, ki imajo OH in NH2 _skupini v sosednjih legah. Raztopina periodične kisline se uporablja skupaj s kalijevim karbonatom. V zvezi s tem je serin najpreprostejša hidroksiamino kislina.

Reference

1. Gavira José M Vallejo. (24. oktober 2017). Pomen predpono meta, piro in orto v stari nomenklaturi. Pridobljeno: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17. marec 2016). Periodna kislina. Kemija LibreTexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org
3. Wikipedija. (2018). Periodna kislina. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. in Jansen, M. (1997), Določanje kristalne strukture metaperiodne kisline, HIO4, s kombinirano rentgensko in nevtronsko difrakcijo. Angew. Chem, ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ, & Synge, RL (1941). Nekatere uporabe periodične kisline pri preučevanju hidroksiamino-kislin beljakovinskih hidrolizatov: Osvobajanje acetaldehida in višjih aldehidov s periodično kislino. 2. Zaznavanje in izolacija formaldehida, sproščenega s periodično kislino. 3. Amoniak, razdeljen iz hidroksiamino kislin s periodično kislino. 4. Hidroksiaminokislinski delež volne. 5; Hydroxylysine 's prilogo Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. Časopis Biochemical, 35 (3), 294–314.1.
7. Asima. Chatterjee in SG Majumdar. (1956). Uporaba periodične kisline za odkrivanje in lociranje etilenske nenasičenosti. Analitična kemija 1956 28 (5), 878–879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.