KWAS JODOWY (HIO2): WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2025

Kwas Jodawy jest związek chemiczny f'ormula HIO 2. Kwas ten, podobnie jak jego sole (znane jako jodyty), są wyjątkowo niestabilnymi związkami, które zaobserwowano, ale nigdy nie wyodrębniono.

Jest słabym kwasem, co oznacza, że ​​nie dysocjuje całkowicie. W anionie jod znajduje się na III stopniu utlenienia i ma strukturę analogiczną do kwasu chlorawego lub bromowego, jak pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1: Struktura kwasu jodowego

Pomimo tego, że związek jest nietrwały, kwas jodowy i jego sole jodowe zostały wykryte jako półprodukty w konwersji między jodkami (I ^- ) i jodanami (IO ₃ ^- ).

Jego niestabilność wynika z reakcji dysmutacji (lub dysproporcjonowania) do powstania kwasu hipojodoidowego i kwasu jodowego, analogicznie do kwasów chlorawego i bromowego:

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

W Neapolu w 1823 roku naukowiec Luigi Sementini napisał list do E. Daniella, sekretarza królewskiej instytucji w Londynie, w którym wyjaśnił metodę otrzymywania kwasu jodowego.

W liście powiedział, że biorąc pod uwagę, że tworzenie kwasu azotawego polega na połączeniu kwasu azotowego z tym, co nazwał gazem azotawym (prawdopodobnie N ₂ O), kwas jodowy może powstać w ten sam sposób w reakcji kwasu jodowego z tlenkiem. jodu, związku, który odkrył.

W ten sposób uzyskał żółtawo-bursztynową ciecz, która straciła swój kolor w kontakcie z atmosferą (Sir David Brewster, 1902).

Później naukowiec M. Wöhler odkrył, że kwas Sementiniego jest mieszaniną chlorku jodu i jodu cząsteczkowego, ponieważ tlenek jodu użyty w reakcji został przygotowany z chloranem potasu (Brande, 1828).

Fizyczne i chemiczne właściwości

Jak wspomniano powyżej, kwas jodowy jest związkiem niestabilnym, którego nie wyodrębniono, więc jego właściwości fizyczne i chemiczne teoretycznie uzyskuje się za pomocą obliczeń i symulacji obliczeniowych (Royal Society of Chemistry, 2015).

Kwas jodowy ma masę cząsteczkową 175,91 g / mol, gęstość 4,62 g / ml w stanie stałym i temperaturę topnienia 110 stopni Celsjusza (kwas jodowy, 2013-2016).

Ma również rozpuszczalność w wodzie 269 g / 100 ml w temperaturze 20 stopni Celsjusza (jest słabym kwasem), ma pKa 0,75 i ma podatność magnetyczną -48,0 · 10-6 cm3 / mol (National Centrum Informacji Biotechnologicznej, nd).

Ponieważ kwas jodowy jest niestabilnym związkiem, którego nie wyodrębniono, nie ma ryzyka związanego z nim. Na podstawie obliczeń teoretycznych stwierdzono, że kwas jodowy jest niepalny.

Aplikacje

Acylowanie nukleofilowe

Kwas jodowy jest używany jako nukleofil w reakcjach acylacji nukleofilowej. Przykład podano z acylowaniem trifluoroacetylów, takich jak bromek 2,2,2-trifluoroacetylu, chlorek 2,2,2-trifluoroacetylu, fluorek 2,2,2-trifluoroacetylu i jodek 2,2,2-trifluoroacetylu. tworzą 2,2,2-trifluorooctan jodozylu, jak zilustrowano odpowiednio na rysunkach 2.1, 2.2, 2.3 i 2.4.

Rysunek 2: Reakcje tworzenia 2,2,2-trifluorooctanu jodozylu

Kwas jodowy jest również używany jako nukleofil do tworzenia octanu jodozylu w reakcji z bromkiem acetylu, chlorkiem acetylu, fluorkiem acetylu i jodkiem acetylu, jak pokazano odpowiednio na rysunkach 3.1, 3.2, 3.3 i 3.4 ( Wolna dokumentacja GNU, sf).

Rysunek 2: Reakcje tworzenia octanu jodozylu.

Reakcje dysmutacji

Reakcje dysproporcjonowania lub dysproporcjonowania to rodzaj reakcji redukcji tlenków, w której utleniona substancja jest tym samym, co redukcja.

W przypadku halogenów, które mają stopnie utlenienia -1, 1, 3, 5 i 7, można uzyskać różne produkty reakcji dysmutacji w zależności od zastosowanych warunków.

W przypadku kwasu jodowego, przykład jego reakcji z utworzeniem kwasu hipojodowego i kwasu jodowego w tej postaci podano powyżej.

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

W ostatnich badaniach analizowano reakcję dysmutacji kwasu jodowego poprzez pomiar stężeń protonów (H ⁺ ), jodanu (IO3 ^- ) i kationowego kationu podjodytu (H ₂ IO ⁺ ) w celu lepszego zrozumienia mechanizmu dysmutacji kwasowej. jod (Smiljana Marković, 2015).

Przygotowano roztwór zawierający związki pośrednie I ³⁺ . Mieszaninę jodu (I) i jodu (III) przygotowano rozpuszczając jod (I ₂ ) i jodan potasu (KIO ₃ ) w stosunku 1: 5 w stężonym kwasie siarkowym (96%). W tym roztworze zachodzi złożona reakcja, którą można opisać reakcją:

I ₂ + 3IO ₃ ^- + 8H ^{+ -–>} 5IO ⁺ + H ₂ O

Gatunki I ³⁺ są stabilne tylko w obecności nadmiaru dodanego jodanu. Jod zapobiega tworzeniu się I ³⁺ . Jon IO ⁺ otrzymany w postaci siarczanu jodu (IO) ₂ SO ₄ ) szybko rozkłada się w kwaśnym roztworze wodnym i tworzy I ³⁺ , reprezentowany jako kwasowy HIO ₂ lub jonowy IO3 ^- . Następnie przeprowadzono analizę spektroskopową w celu określenia wartości stężeń interesujących jonów.

Przedstawiono procedurę oceny pseudo-równowagowych stężeń jonów wodoru, jodanu i H ₂ OI ⁺ , ważnych związków kinetycznych i katalitycznych w procesie dysproporcjonowania kwasu jodowego, HIO ₂ .

Reakcje Braya - Liebhafsky'ego

Zegar chemiczny lub reakcja oscylacyjna to złożona mieszanina reagujących związków chemicznych, w której stężenie jednego lub większej liczby składników zmienia się okresowo lub gdy po przewidywalnym czasie indukcji zachodzą nagłe zmiany właściwości.

Stanowią klasę reakcji, które służą jako przykład nierównowagowej termodynamiki, w wyniku której powstaje nieliniowy oscylator. Są one teoretycznie ważne, ponieważ pokazują, że reakcje chemiczne nie muszą być zdominowane przez równowagowe zachowanie termodynamiczne.

Reakcja Braya-Liebhafsky'ego to zegar chemiczny po raz pierwszy opisany przez Williama C. Braya w 1921 roku i jest to pierwsza reakcja oscylacyjna w mieszanym jednorodnym roztworze.

Kwas jodowy jest używany eksperymentalnie do badania tego typu reakcji, gdy jest utleniany nadtlenkiem wodoru, znajdując lepszą zgodność między modelem teoretycznym a obserwacjami doświadczalnymi (Ljiljana Kolar-Anić, 1992).

Bibliografia

1. Brande, WT (1828). Podręcznik chemii na podstawie książki profesora Brande. Boston: University of Harvard.
2. Wolna dokumentacja GNU. (sf). kwas jodowy. Pobrane z chemsink.com: chemsink.com
3. kwas jodowy. (2013-2016). Pobrane z molbase.com: molbase.com
4. Ljiljana Kolar-Anić, GS (1992). Mechanizm reakcji Braya-Liebhafsky'ego: efekt utleniania kwasu jodowego przez nadtlenek wodoru. Chem. Soc., Faraday Trans 1992, 88, 2343-2349. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/1992/ft/ft9928802343#!divAbstract
5. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (nd). Baza danych PubChem Compound; CID = 166623. Pobrane z pubchem.com:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Królewskie Towarzystwo Chemii. (2015). Kwas jodowy ChemSpider ID145806. Pobrane z ChemSpider: chemspider.com
7. Sir David Brewster, RT (1902). London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science. londyn: uniwersytet londyński.
8. Smiljana Marković, RK (2015). Reakcja dysproporcjonowania kwasu jodowego, HOIO. Określenie stężeń odpowiednich form jonowych H +, H2OI + i IO3 -.