Struktura, lastnosti, nomenklatura in uporabe periodične kisline (HIO4)

The periodična kislina je oksacid, ki ustreza oksidacijskemu stanju VII joda. Obstajata v dveh oblikah: ortoperijski (H₅IO₆) in metaperiodna kislina (HIO)₄). Leta 1838 so jo odkrili nemški kemiki H. G. Magnus in C. F. Ammermüller.

V razredčenih vodnih raztopinah se periodična kislina nahaja predvsem v obliki metaperiodne kisline in hidronijevih ionov (H₃O⁺). Medtem se v koncentriranih vodnih raztopinah pojavlja periodična kislina kot ortoperiodna kislina.

Obe obliki periodne kisline sta prisotni v dinamičnem kemijskem ravnotežju, odvisno od prevladujoče oblike obstoječega pH v vodni raztopini..

Zgornja slika prikazuje ortoperijodno kislino, ki je sestavljena iz higroskopičnih brezbarvnih kristalov (zato so videti mokri). Čeprav formule in strukture med H₅IO₆ in HIO₄ na prvi pogled so zelo različni, oba sta neposredno povezana s stopnjo hidracije.

H₅IO₆ lahko izrazimo kot HIO₄2H₂Ali pa jo morate dehidrirati, da dobite HIO₄; enako se dogaja v nasprotni smeri, s hidratacijo HIO₄ H nastane₅IO₆.

Indeks

• 1 Struktura periodične kisline
  • 1.1 Ortoperoksilna kislina
• 2 Lastnosti
  • 2.1 Molekularne uteži
  • 2.2 Fizični izgled
  • 2.3 Tališče
  • 2.4 Vžigalna točka
  • 2.5 Stabilnost
  • 2,6 pH
  • 2.7 Reaktivnost
• 3 Nomenklatura
  • 3.1 Tradicionalno
  • 3.2 Sistematika in zaloga
• 4 Uporabe
  • 4.1 Zdravniki
  • 4.2 V laboratoriju
• 5 Reference

Struktura periodične kisline

Molekularna struktura metaperiodne kisline, HIO, je prikazana na zgornji sliki₄. To je oblika, ki je najbolj razložena v kemijskih besedilih; vendar je najmanj termodinamsko stabilen.

Kot lahko opazimo, je sestavljen iz tetraedra, v središču katerega se nahaja atom joda (vijolična krogla), v njegovih tockih pa atomi kisika (rdece sfere). Trije kisikovi atomi tvorijo dvojno vez z jodom (I = O), medtem ko ena od njih tvori enojno vez (I-OH).

Ta molekula je kisla zaradi prisotnosti OH skupine in je sposobna darovati H ion⁺; še bolj, če je delni pozitivni naboj H večji zaradi štirih kisikovih atomov, povezanih z jodom.  Upoštevajte, da HIO₄ lahko oblikuje štiri vodikove vezi: eno skozi OH (krof) in tri kisikove atome (sprejema).

Kristalografske študije so pokazale, da jod v resnici lahko sprejme dva kisika iz sosednje molekule HIO₄. S tem dobimo dva IO oktaedra₆, povezane z dvema I-O-I obveznicami v cis položajih; to pomeni, da so na isti strani in niso ločeni s kotom 180 °.

Ti IO oktaedri₆ povezani so tako, da na koncu ustvarjajo neskončne verige, ki pri medsebojnem delovanju "roke"₄.

Ortoperoksilna kislina

Na zgornji sliki je prikazana najbolj stabilna in hidratizirana oblika periodične kisline: ortoperidna kislina, H₅IO₆. Barve za ta model palic in krogel so enake kot za HIO₄ samo pojasnil. Tukaj lahko neposredno vidite, kako izgleda IO oktaeder₆.

Upoštevajte, da obstaja pet OH skupin, ki ustrezajo petim H ionom⁺ da bi teoretično lahko sprostili molekulo H₅IO₆. Vendar pa lahko zaradi naraščajočega elektrostatičnega odbijanja sprosti le tri od teh petih, kar vzpostavi različna disociacijska ravnovesja..

Teh pet OH skupin dopušča H₅IO₆ sprejeti več vodnih molekul in zato so njihovi kristali higroskopni; to pomeni, da absorbirajo vlago v zraku. Prav tako so odgovorne za njihovo precej visoko tališče za spojino s kovalentno naravo.

H molekul₅IO₆ med seboj tvorijo veliko vodikovih mostov in tako dajejo usmerjenost, ki jim omogoča, da so lepo razporejeni v prostoru. Zaradi navedenega naročanja je H₅IO₆ tvorijo monoklinske kristale.

Lastnosti

Molekularne uteži

-Metaperodna kislina: 190,91 g / mol.

-Ortoperoksidna kislina: 227,941 g / mol.

Fizični izgled

Trdna bela ali bledo rumena za HIO₄, ali brezbarvnih kristalov za H₅IO₆.

Tališče

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Vžigalna točka

140 ° C.

Stabilnost

Stabilno Močan oksidant V stiku z vnetljivimi materiali lahko povzroči požar. Higroskopičen Nezdružljivo z organskimi snovmi in močnimi reducenti.

pH

1,2 (raztopina 100 g / l vode pri 20 ° C).

Reaktivnost

Periodična kislina je sposobna prekiniti vezavo vicinalnih diolov, prisotnih v ogljikovih hidratih, glikoproteinah, glikolipidih itd., Ki izvirajo iz molekularnih fragmentov z aldehidnimi končnimi skupinami..

Ta lastnost periodične kisline se uporablja pri določanju strukture ogljikovih hidratov in prisotnosti snovi, povezanih s temi spojinami..

Aldehidi, ki nastanejo s to reakcijo, lahko reagirajo s Schiffovim reagentom in zaznavajo prisotnost kompleksnih ogljikovih hidratov (obarvani so vijolično). Periodična kislina in Schiffov reagent sta povezana v reagent, ki je skrajšan kot PAS.

Nomenklatura

Tradicionalna

Ime periodične kisline je, ker jod deluje z največjo valenco: +7, (VII). Tako ga imenujemo po stari nomenklaturi (tradicionalni)..

V kemijskih knjigah vedno postavljajo HIO₄ kot edini predstavnik periodične kisline, ki je sinonim za metaperiodno kislino.

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

I₂O₇ + H₂O => 2HIO₄

Medtem ko je za tvorbo ortoperiodne kisline, je₂O₇ mora reagirati z večjo količino vode:

I₂O₇ + 5H₂O => 2H₅IO₆

Reagira s petimi vodnimi molekulami namesto z eno.

Izraz ortho- se uporablja izključno za sklicevanje na H₅IO₆, in zato se periodična kislina nanaša samo na HIO₄.

Sistematika in zaloga

Druga imena, ki so redkejša za periodično kislino, so:

-tetraoksiojodat (VII) vodik.

-Tetraoksojatijeva kislina (VII)

Uporabe

Zdravniki

Za potrditev bolezni shranjevanja glikogena se uporabljajo vijolične madeže PAS, pridobljene z reakcijo periodične kisline z ogljikovimi hidrati; na primer Von Gierkejeva bolezen.

Uporabljajo se v naslednjih zdravstvenih stanjih: Pagetova bolezen, sarkom mehkega tkiva pri opazovanju, odkrivanje agregatov limfocitov pri glivah mikoze in Sezanyjev sindrom.

Uporabljajo se tudi pri preučevanju eritroleukemije, levkemije nezrelih rdečih krvnih celic. Celice obarvajo svetlo barvo fuksije. Poleg tega so v študiji uporabljene okužbe z živimi glivami, ki umirajo stene glivic magenta barve.

V laboratoriju

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

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

-Periodična kislina lahko povzroči sproščanje acetaldehida in višjih aldehidov. Poleg tega lahko periodična kislina sprosti formaldehid za njegovo odkrivanje in izolacijo, kakor tudi sproščanje amoniaka iz hidroksiamino kislin..

-Raztopine periodične kisline se uporabljajo pri preučevanju prisotnosti aminokislin, ki imajo skupine OH in NH₂ v sosednjih položajih. Raztopino redne kisline uporabljamo skupaj s kalijevim karbonatom. V zvezi s tem je serin najpreprostejša hidroksi amino kislina.

Reference

1. Gavira José M Vallejo. (24. oktober 2017). Pomen meta, piro in orto predpone v stari nomenklaturi. Izterjano iz: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17. marec 2016). Periodična kislina. Kemija LibreTexts. Vzpostavljeno iz: chem.libretexts.org
3. Wikipedija. (2018). Periodična kislina. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. in Jansen, M. (1997), Določanje kristalne strukture metaperiodne kisline, HIO4, s kombinirano rentgensko in nevtronsko difrakcijo. Angew. Chem., Int., Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
6. Martin, A. J., & Synge, R. L. (1941). Nekatere aplikacije periodične kisline za preučevanje hidroksiamino-kislin beljakovinskih hidrolizatov: Sprostitev acetaldehida in višjih aldehidov s periodično kislino. 2. Odkrivanje in izolacija formaldehida, ki se sprosti s periodično kislino. 3. amoniak, ki ga periodično kislino ločuje od hidroksiamino-kislin. 4. hidroksiaminokislinska frakcija volne. 5. Hydroxylysine 'z dodatkom Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, Univerza v Leedsu. Biokemični dnevnik, 35(3), 294-314.1.
7. Asima Chatterjee in S. G. Majumdar. (1956). Uporaba periodične kisline za odkrivanje in lociranje etilenske nenasičenosti. Analytical Chemistry 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.