Periodieke zuur (HIO4) structuur, eigenschappen, nomenclatuur en toepassingen

de periodiek zuur het is een oxacide, dat overeenkomt met de oxidatietoestand VII van het jodium. Het bestaat in twee vormen: de orthoperyodische (H.₅IO₆) en metaperiodic acid (HIO)₄). Het werd in 1838 ontdekt door de Duitse chemici H. G. Magnus en C. F. Ammermüller.

In verdunde waterige oplossingen wordt het periodieke zuur voornamelijk gevonden in de vorm van metaperiodic zuur en hydronium ion (H.₃O⁺). Ondertussen verschijnt in geconcentreerde waterige oplossingen periodiek zuur als orthoperiodic zuur.

Beide vormen van perjoodzuur zijn aanwezig in een dynamisch chemisch evenwicht, afhankelijk van de overheersende vorm van de bestaande pH in de waterige oplossing.

De bovenste afbeelding toont orthoperyodinezuur, dat bestaat uit hygroscopische kleurloze kristallen (daarom zien ze er nat uit). Hoewel de formules en structuren tussen de H₅IO₆ en HIO₄ ze zijn op het eerste gezicht heel verschillend, de twee zijn direct gerelateerd aan de mate van hydratatie.

De H₅IO₆ kan worden uitgedrukt als HIO₄∙ 2H₂Of, en daarom moet je het uitdrogen om de HIO te krijgen₄; hetzelfde gebeurt in de tegenovergestelde richting, door de HIO te hydrateren₄ H wordt geproduceerd₅IO₆.

index

• 1 Structuur van perjoodzuur
  • 1.1 Orthoperoxyzuur
• 2 Eigenschappen
  • 2.1 Molecuulgewichten
  • 2.2 Fysiek uiterlijk
  • 2.3 Smeltpunt
  • 2.4 Ontstekingspunt
  • 2.5 Stabiliteit
  • 2.6 pH
  • 2.7 Reactiviteit
• 3 Nomenclatuur
  • 3.1 Traditioneel
  • 3.2 Systematiek en voorraad
• 4 Gebruik
  • 4.1 Artsen
  • 4.2 In het laboratorium
• 5 Referenties

Periodieke zuurstructuur

De moleculaire structuur van metaperiodic zuur, HIO, wordt getoond in het bovenste beeld₄. Dit is de vorm die het meest wordt uitgelegd in de chemieteksten; het is echter het minst thermodynamisch stabiel.

Zoals het kan worden waargenomen, bestaat het uit een tetraëder in het midden waarvan het jodiumatoom (paarse bol) zich bevindt, en in zijn hoekpunten de zuurstofatomen (rode bollen). Drie van de zuurstofatomen vormen een dubbele binding met jodium (I = O), terwijl een van hen een enkele binding vormt (I-OH).

Dit molecuul is zuur vanwege de aanwezigheid van de OH-groep, omdat het in staat is om een ​​H-ion te doneren⁺; en zelfs nog meer wanneer de gedeeltelijke positieve lading van H groter is vanwege de vier zuurstofatomen die aan jodium zijn gekoppeld.  Merk op dat de HIO₄ kan vier waterstofbruggen vormen: één tot OH (doughnut) en drie zuurstofatomen (accepteert).

Kristallografische studies hebben aangetoond dat jodium in feite twee zuurstofatomen kan accepteren van een naburig molecuul van HIO₄. Hierdoor worden twee IO-octaëders verkregen₆, verbonden door twee I-O-I-obligaties in cis-posities; dat wil zeggen, ze bevinden zich aan dezelfde kant en worden niet gescheiden door een hoek van 180 °.

Deze IO octaëders₆ ze zijn op een zodanige manier verbonden dat ze uiteindelijk oneindige ketens creëren, die bij interactie met elkaar het kristal van de HIO "in de armen" houden.₄.

Orthoperoxy zuur

In het bovenste beeld wordt de meest stabiele en gehydrateerde vorm van perjoodzuur weergegeven: het orthoperydinezuur, H₅IO₆. De kleuren voor dit model van staven en bollen zijn hetzelfde als voor de HIO₄ zojuist uitgelegd. Hier kun je direct zien hoe een IO-octaëder eruitziet₆.

Merk op dat er vijf OH-groepen zijn, die overeenkomen met de vijf H-ionen⁺ die theoretisch het H-molecuul zou kunnen afgeven₅IO₆. Vanwege de toenemende elektrostatische afstoting, kan het echter slechts drie van die vijf vrijgeven, waardoor verschillende dissociatie-evenwichten worden vastgesteld.

Deze vijf OH-groepen staan ​​de H toe₅IO₆ accepteer verschillende watermoleculen en het is om deze reden dat hun kristallen hygroscopisch zijn; dat wil zeggen, ze absorberen het vocht dat in de lucht aanwezig is. Ook zijn deze verantwoordelijk voor hun aanzienlijk hoge smeltpunt voor een verbinding van covalente aard.

H-moleculen₅IO₆ ze vormen onderling veel waterstofbruggen en verlenen daarom een ​​richting die hen in staat stelt om netjes in de ruimte te worden gerangschikt. Als gevolg van deze bestelling heeft de H₅IO₆ vormen monokliene kristallen.

eigenschappen

Molecuulgewichten

-Metaperyodic acid: 190,91 g / mol.

-Orthoperoxidezuur: 227.941 g / mol.

Uiterlijke verschijning

Stevig wit of lichtgeel, voor HIO₄, of kleurloze kristallen, voor H₅IO₆.

Smeltpunt

128 ºC (263.3 ºF, 401.6 ºF).

Ontstekingspunt

140 ºC.

stabiliteit

Stabiel. Sterk oxidatiemiddel Contact met brandbare materialen kan brand veroorzaken. Hygroscopisch. Onverenigbaar met organische materialen en sterke reductiemiddelen.

pH

1,2 (oplossing van 100 g / l water bij 20 ° C).

reactiviteit

Periodiek zuur kan de binding verbreken van vicinale diolen die aanwezig zijn in koolhydraten, glycoproteïnen, glycolipiden, enz., Afkomstig van moleculaire fragmenten met aldehyde-eindgroepen.

Deze eigenschap van periodiek zuur wordt gebruikt bij de bepaling van de structuur van koolhydraten, evenals de aanwezigheid van substanties die verwant zijn aan deze verbindingen.

De aldehyden gevormd door deze reactie kunnen reageren met het Schiff-reagens en de aanwezigheid van complexe koolhydraten detecteren (ze zijn paars gekleurd). Periodiek zuur en Schiff's reagens worden gekoppeld in een reagens dat wordt afgekort als PAS.

nomenclatuur

traditioneel

Periodiek zuur heeft zijn naam omdat jodium werkt met de grootste van zijn valenties: +7, (VII). Dit is de manier om het te noemen volgens de oude nomenclatuur (de traditionele naam).

In de scheikundeboeken plaatsen ze altijd de HIO₄ als de enige vertegenwoordiger van perjoodzuur, synoniem voor metaperyodic acid.

Het metaperiodic zuur dankt zijn naam aan het feit dat het yodinezuuranhydride reageert met een molecuul water; dat wil zeggen, de hydratatiegraad is de laagste:

ik₂O₇ + H₂O => 2HIO₄

Terwijl voor de vorming van orthoperiodic zuur, de₂O₇ moet reageren met een hogere hoeveelheid water:

ik₂O₇ + 5H₂O => 2H₅IO₆

Reageren met vijf watermoleculen in plaats van één.

De term ortho-, wordt uitsluitend gebruikt om te verwijzen naar H₅IO₆, en daarom verwijst periodiek zuur alleen naar HIO₄.

Systematiek en voorraad

Andere namen, minder gebruikelijk, voor periodiek zuur zijn:

-tetraoxoiodaat (VII) waterstof.

-Tetraoxoyodium acid (VII)

toepassingen

medisch

De paarse vlekken van PAS verkregen door de reactie van perjoodzuur met koolhydraten worden gebruikt bij de bevestiging van een glycogeenopslagziekte; bijvoorbeeld de ziekte van Von Gierke.

Ze worden gebruikt in de volgende medische aandoeningen: de ziekte van Paget, wekedelensarcoom bij waarneming, detectie van lymfocytenaggregaten bij mycosis fungoides en het Sezany-syndroom.

Ze worden ook gebruikt bij de studie van erythroleukemie, een leukemie van onvolgroeide rode bloedcellen. De cellen kleuren een heldere fuchsia kleur. Bovendien worden infecties met levende schimmels in het onderzoek gebruikt, waarbij de wanden afsterven van schimmels met een magenta kleur.

In het laboratorium

-Het wordt gebruikt bij de chemische bepaling van mangaan, naast het gebruik ervan bij de organische synthese.

-Periodiek zuur wordt gebruikt als een selectief oxidatiemiddel op het gebied van organische chemie-reacties.

-Periodiek zuur kan de afgifte van aceetaldehyde en hogere aldehyden veroorzaken. Bovendien kan perjoodzuur formaldehyde afgeven voor zijn detectie en isolatie, evenals de afgifte van ammoniak uit hydroxyaminozuren..

-Periodieke zuuroplossingen worden gebruikt in de studie van de aanwezigheid van aminozuren die OH- en NH-groepen hebben₂ in aangrenzende posities. De perjoodzuuroplossing wordt gebruikt in combinatie met kaliumcarbonaat. In dit opzicht is serine het eenvoudigste hydroxy-aminozuur.

referenties

1. Gavira José M Vallejo. (24 oktober 2017). Betekenis van de meta, pyro en ortho-prefixen in de oude nomenclatuur. Hersteld van: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17 maart 2016). Periodiek zuur. Chemie LibreTexts. Teruggeplaatst van: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Periodiek zuur. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. en Jansen, M. (1997), bepaling van kristalstructuur van metaperiodzuur, HIO4, met gecombineerde röntgen- en neutronenafbuiging. Angew. Chem., Int., Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische chemie (Vierde editie). Mc Graw Hill.
6. Martin, A.J., & Synge, R.L. (1941). Enkele toepassingen van perjoodzuur voor de studie van de hydroxyaminozuren van eiwithydrolysaten: de vrijmaking van acetaldehyde en hogere aldehyden door perjoodzuur. 2. Detectie en isolatie van formaldehyde vrijgemaakt door perjoodzuur. 3. Ammoniak gesplitst van hydroxyaminozuren door periodiek zuur. 4. De hydroxyaminozuurfractie van wol. 5. Hydroxylysine 'Met een bijlage door Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. The Biochemical journal, 35(3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee en S. G. Majumdar. (1956). Gebruik van periodiek zuur voor het detecteren en lokaliseren van ethylenische onverzadiging. Analytical Chemistry 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.