KWAS NADJODOWY (HIO4): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE - CHEMIA - 2026

Kwas nadjodowy jest kwas tlenowy, który odnosi się do stopnia utlenienia VII jodu. Występuje w dwóch postaciach: ortoperiodycznej (H ₅ IO ₆ ) i kwasu metanadjodowego (HIO ₄ ). Został odkryty w 1838 roku przez niemieckich chemików HG Magnus i CF Ammermüller.

W rozcieńczonych roztworach wodnych kwas nadjodowy występuje głównie w postaci kwasu metanadjodowego i jonu hydroniowego (H ₃ O ⁺ ). Tymczasem w stężonych roztworach wodnych kwas nadjodowy pojawia się jako kwas ortoperjodowy.

Higroskopijne kryształy kwasu ortoperiodowego. Źródło: Leiem, źródło Wikimedia Commons

Obie formy kwasu nadjodowego są obecne w dynamicznej równowadze chemicznej, przy czym dominująca postać zależy od pH istniejącego w roztworze wodnym.

Górny obraz przedstawia kwas ortoperiodowy, który składa się z bezbarwnych higroskopijnych kryształów (z tego powodu wyglądają na mokre). Chociaż formuły i struktury między H ₅ IO ₆ a HIO ₄ są na pierwszy rzut oka bardzo różne, są one bezpośrednio związane ze stopniem nawodnienia.

H ₅ IO ₆ można wyrazić jako HIO ₄ ∙ 2H ₂ O i dlatego należy go odwodnić, aby uzyskać HIO ₄ ; to samo dzieje się w przeciwnym kierunku, gdy _{wytwarzane jest} nawilżanie HIO ₄ , H ₅ IO ₆ .

Struktura kwasu nadjodowego

Kwas metanadjodowy. Źródło: Benjah-bmm27 za pośrednictwem Wikipedii.

Górny obraz przedstawia strukturę molekularną kwasu metanadjodowego HIO ₄ . Jest to forma, która jest najbardziej wyjaśniona w tekstach chemicznych; jednakże jest najmniej stabilna termodynamicznie.

Jak widać, składa się z czworościanu, w środku którego znajduje się atom jodu (fioletowa kula) oraz atomów tlenu (czerwonych kul) na jego wierzchołkach. Trzy atomy tlenu tworzą wiązanie podwójne z jodem (I = O), a jeden z nich tworzy wiązanie pojedyncze (I-OH).

Ta cząsteczka jest kwaśna ze względu na obecność grupy OH, zdolną do oddawania jonu H ⁺ ; a tym bardziej, gdy dodatni ładunek cząstkowy H jest większy z powodu czterech atomów tlenu związanych z jodem. Zauważ, że HIO ₄ może tworzyć cztery wiązania wodorowe: jedno przez OH (pączek) i trzy przez jego atomy tlenu (akceptuje).

Badania krystalograficzne wykazały, że jod może w rzeczywistości przyjmować dwa atomy tlenu z sąsiedniej cząsteczki HIO ₄ . W ten sposób uzyskuje się dwa IO ₆ oktaedry , połączone dwoma wiązaniami IOI w pozycjach cis; to znaczy znajdują się po tej samej stronie i nie są rozdzielone kątem 180 °.

Te ośmiościany IO ₆ są połączone w taki sposób, że w końcu tworzą nieskończone łańcuchy, które kiedy wchodzą ze sobą w interakcję, „uzbrajają” kryształ HIO ₄ .

Kwas ortoperiodowy

Kwas ortoperiodowy. Źródło: Benjah-bmm27 za pośrednictwem Wikipedii.

Powyższy obrazek przedstawia najbardziej stabilną i uwodnioną postać kwasu nadjodowego: ortoperjodowego, H ₅ IO ₆ . Kolory tego modelu prętów i kulek są takie same, jak dla właśnie wyjaśnionego HIO ₄ . Tutaj możesz bezpośrednio zobaczyć, jak wygląda ośmiościan IO ₆ .

Zauważ, że istnieje pięć grup OH, odpowiadających pięciu jonom H ⁺ , które teoretycznie mogłyby uwalniać cząsteczkę H ₅ IO ₆ . Jednak ze względu na rosnące odpychanie elektrostatyczne może uwolnić tylko trzy z tych pięciu, ustanawiając różne równowagi dysocjacji.

Te pięć grup OH pozwala H ₅ IO ₆ przyjmować różne cząsteczki wody i właśnie z tego powodu jego kryształy są higroskopijne; to znaczy pochłaniają wilgoć obecną w powietrzu. Odpowiadają również za jego stosunkowo wysoką temperaturę topnienia jak na związek o charakterze kowalencyjnym.

Cząsteczki H ₅ IO ₆ tworzą ze sobą wiele wiązań wodorowych, dzięki czemu zapewniają taką kierunkowość, która pozwala również na ułożenie ich w uporządkowanej przestrzeni. W wyniku takiego ułożenia H ₅ IO ₆ tworzy jednoskośne kryształy.

Nieruchomości

Masy cząsteczkowe

-Kwas metanadjodowy: 190,91 g / mol.

-Kwas nadjodowy: 227,941 g / mol.

Wygląd fizyczny

Białe lub bladożółte ciało stałe w przypadku HIO ₄ lub bezbarwne kryształy w przypadku H ₅ IO ₆ .

Temperatura topnienia

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Punkt zapłonu

140 ° C

Stabilność

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

pH

1.2 (roztwór 100 g / L wody o temp. 20 ° C).

Reaktywność

Kwas nadjodowy jest zdolny do zrywania wiązania wicynalnych dioli obecnych w węglowodanach, glikoproteinach, glikolipidach itp., Tworząc fragmenty cząsteczek z końcowymi grupami aldehydowymi.

Ta właściwość kwasu nadjodowego służy do określenia struktury węglowodanów, a także obecności substancji związanych z tymi związkami.

Aldehydy utworzone w tej reakcji mogą reagować z odczynnikiem Schiffa, wykrywając obecność złożonych węglowodanów (stają się fioletowe). Kwas nadjodowy i odczynnik Schiffa są sprzężone z odczynnikiem, który jest w skrócie PAS.

Nomenklatura

Tradycyjny

Kwas nadjodowy ma swoją nazwę, ponieważ jod działa z najwyższą ze swoich wartościowości: +7, (VII). Tak nazywa się go według starej nomenklatury (tradycyjnej).

W książkach chemicznych zawsze umieszczają HIO ₄ jako jedynego przedstawiciela kwasu nadjodowego, będącego synonimem kwasu metanadjodowego.

Kwas metanadjodowy zawdzięcza swoją nazwę temu, że bezwodnik jodu reaguje z cząsteczką wody; czyli jego stopień nawodnienia jest najniższy:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2 HIO ₄

Podczas gdy dla powstania kwasu ortoperojodowego I ₂ O ₇ musi reagować z większą ilością wody:

I ₂ O ₇ + 5 H ₂ O => 2 H ₅ IO ₆

Reaguje z pięcioma cząsteczkami wody zamiast jednej.

Termin orto - jest używany wyłącznie w odniesieniu do H ₅ IO ₆ , dlatego kwas nadjodowy odnosi się tylko do HIO ₄ .

Systematyka i magazyn

Inne, mniej popularne nazwy kwasu nadjodowego to:

-Tetraoksojodan wodoru (VII).

-Kwas tetraoksojodowy (VII)

Aplikacje

Lekarze

Barwienie PAS. Źródło: nie podano autora do odczytu maszynowego. Założono KGH (na podstawie roszczeń dotyczących praw autorskich).

Fioletowe barwniki PAS otrzymane w reakcji kwasu nadjodowego z węglowodanami są wykorzystywane do potwierdzenia choroby spichrzeniowej glikogenu; na przykład choroba von Gierke.

Są stosowane w następujących schorzeniach: choroba Pageta, mięsak części miękkiej podczas widzenia, wykrywanie skupisk limfocytów w ziarniniaku grzybiastym oraz w zespole Sezany'ego.

Są również wykorzystywane w badaniach nad erytroleukemią, niedojrzałą białaczką czerwonokrwinkową. Komórki barwią na jaskrawą fuksję. Ponadto w badaniu stosuje się żywe infekcje grzybicze, zabarwiające ściany grzybów na kolor magenta.

W laboratorium

-Służy do chemicznego oznaczania manganu, oprócz jego wykorzystania w syntezie organicznej.

-Kwas jodowy jest stosowany jako utleniacz selektywny w reakcjach chemii organicznej.

-Kwas jodowy może powodować uwalnianie aldehydu octowego i wyższych aldehydów. Ponadto kwas nadjodowy może uwalniać formaldehyd do wykrywania i izolacji, jak również uwalnianie amoniaku z hydroksyaminokwasów.

-Roztwory kwasu nadjodowego są wykorzystywane do badania obecności aminokwasów, które mają grupy OH i NH ₂ w sąsiadujących pozycjach. Roztwór kwasu nadjodowego stosuje się w połączeniu z węglanem potasu. Pod tym względem seryna jest najprostszym hydroksyaminokwasem.

Bibliografia

1. Gavira José M Vallejo. (24 października 2017). Znaczenie przedrostków meta, pyro i orto w starej nomenklaturze. Odzyskany z: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17 marca 2016). Kwas nadjodowy. Chemistry LibreTexts. Odzyskane z: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Kwas nadjodowy. Odzyskane z: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. and Jansen, M. (1997), Crystal Structure Determination of Metaperiodic Acid, HIO4, with Combined X-Ray and Neutron Diffraction. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ i Synge, RL (1941). Wybrane zastosowania kwasu nadjodowego do badań hydroksyaminokwasów hydrolizatów białek: Uwalnianie aldehydu octowego i wyższych aldehydów przez kwas nadjodowy. 2. Wykrywanie i izolacja formaldehydu uwolnionego przez kwas nadjodowy. 3. Rozszczepienie amoniaku z hydroksyaminokwasów przez kwas nadjodowy. 4. Frakcja hydroksyaminokwasowa wełny. 5 .; Hydroxylysine ”With an Appendix, autor: Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. The Biochemical journal, 35 (3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee i SG Majumdar. (1956). Stosowanie kwasu okresowego do wykrywania i lokalizowania nienasycenia etylenowego. Analytical Chemistry 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.