PERIODISK SYRA (HIO4): STRUKTUR, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2025

Den periodiska syran är en oxysyra, vilket motsvarar oxidationstillståndet VII för jod. Det finns i två former: ortoperiod (H ₅ IO ₆ ) och metaperiodic acid (HIO ₄ ). Det upptäcktes 1838 av de tyska kemisterna HG Magnus och CF Ammermüller.

I utspädda vattenlösningar, är perjodsyra huvudsakligen i form av metaperiodic syra och hydroniumjon (H ₃ O ⁺ ). Samtidigt förekommer i koncentrerade vattenhaltiga lösningar periodisk syra som ortoperiodsyra.

Hygroskopiska kristaller av ortoperiodic acid. Källa: Leiem, från Wikimedia Commons

Båda formerna av periodisk syra förekommer i en dynamisk kemisk jämvikt, den dominerande formen beroende på det pH som finns i den vattenhaltiga lösningen.

Den övre bilden visar ortoperiodic syra, som består av färglösa hygroskopiska kristaller (av den anledningen ser de våta ut). Även om formlerna och strukturerna mellan H ₅ IO ₆ och HIO ₄ vid första anblicken är mycket olika, är de två direkt relaterade till hydratiseringsgraden.

H ₅ IO ₆ kan uttryckas som HIO ₄ ∙ 2H ₂ O, och därför måste det vara dehydratiseras för erhållande HIO ₄ ; samma händer i den motsatta riktningen, när hydratisering HIO ₄ , H ₅ IO _{6 produceras} .

Struktur av periodisk syra

Metaperiodic acid. Källa: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

Den övre bilden visar molekylstrukturen för metaperiodic acid, HIO ₄ . Detta är den form som förklaras mest i kemitexter; emellertid är den minst termodynamiskt stabil.

Som framgår består det av en tetrahedron i vilken centrum är jodatom (lila sfär) och syreatomerna (röda sfärer) vid dess toppar. Tre av syreatomerna bildar en dubbelbindning med jod (I = O), medan en av dem bildar en enkelbindning (I-OH).

Denna molekyl är sur på grund av närvaron av OH-gruppen och kan ge en H ⁺ -jon ; och ännu mer när den positiva partiella laddningen av H är större på grund av de fyra syreatomer som är bundna till jod. Observera att HIO ₄ kan bilda fyra vätebindningar: en genom OH (munk) och tre genom dess syreatomer (accepterar).

Kristallografiska studier har visat att jod kan i själva verket acceptera två syren från en angränsande HIO ₄ molekyl . På detta sätt erhålls två IO ₆ oktaedra , kopplade med två IOI-obligationer i cis-positioner; det vill säga de är på samma sida och är inte separerade med en vinkel på 180 °.

Dessa IO ₆ oktaedrar är länkade på ett sådant sätt att de i slutändan skapar oändliga kedjor, att när de interagerar med varandra "armar" de HIO _4- kristallen .

Ortoperiodic acid

Ortoperiodic acid. Källa: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

Bilden ovan visar den mest stabila och hydratiserad form av perjodsyra: ortoperjodsyra syra, H ₅ IO ₆ . Färgerna för denna modell av stänger och sfärer är desamma som för HIO _{4 som} just förklarats. Här kan du direkt se hur en IO ₆ oktaeder ser ut .

Notera att det finns fem OH-grupper, som motsvarar de fem H ⁺ joner som teoretiskt skulle kunna frigöra H ₅ IO ₆ -molekylen . På grund av ökande elektrostatiska avstötningar kan den emellertid bara frigöra tre av dessa fem, vilket skapar olika jämviktsdissociationer.

Dessa fem OH-grupper tillåter H ₅ IO _{6 att} acceptera olika vattenmolekyler, och det är av detta skäl att dess kristaller är hygroskopiska; det vill säga de absorberar fukten som finns i luften. De ansvarar också för dess avsevärt höga smältpunkt för en förening av kovalent natur.

H ₅ IO _6- molekylerna bildar många vätebindningar med varandra, och därför ger de en sådan riktning som också gör att de kan ordnas i ett ordnat utrymme. Som ett resultat av detta arrangemang, H ₅ IO ₆ bildar monokliniska kristaller.

Egenskaper

Molekylvikter

-Metaperiodic acid: 190,91 g / mol.

-Orthoperiodic acid: 227.941 g / mol.

Fysiskt utseende

Vitt eller blekgult fast material, för HIO ₄ , eller färglösa kristaller, för H ₅ IO ₆ .

Smältpunkt

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Antändningspunkt

140 ° C

Stabilitet

Stabil. Stark oxidator. Kontakt med brännbart material kan orsaka brand. Hygroskopisk. Oförenligt med organiska material och starka reduktionsmedel.

pH

1,2 (lösning av 100 g / l vatten vid 20 ºC).

Reaktivitet

Periodisk syra kan bryta bindningen mellan vicinala dioler som finns i kolhydrater, glykoproteiner, glykolipider, etc., med ursprung i molekylfragment med terminala aldehydergrupper.

Denna egenskap hos periodisk syra används för att bestämma strukturen för kolhydrater, liksom närvaron av ämnen relaterade till dessa föreningar.

Aldehyderna som bildas genom denna reaktion kan reagera med Schiffs reagens och detektera närvaron av komplexa kolhydrater (de blir lila). Periodisk syra och Schiffs reagens kopplas till ett reagens som är förkortat PAS.

Nomenklatur

Traditionell

Periodisk syra har sitt namn eftersom jod fungerar med det högsta av dess valenser: +7, (VII). Detta är sättet att namnge det enligt den gamla nomenklaturen (den traditionella).

I kemiböcker placerar de alltid HIO ₄ som den enda representanten för periodisk syra och är synonymt med metaperiodic acid.

Metaperiodic acid har sitt namn till det faktum att jodanhydrid reagerar med en vattenmolekyl; det vill säga dess hydratiseringsgrad är den lägsta:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Medan bildningen av ortoperiodic syra, måste I ₂ O ₇ reagera med en högre mängd vatten:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Reagerar med fem vattenmolekyler istället för en.

Termen orto-, används uteslutande för att hänvisa till H ₅ IO ₆ , och endast därför perjodsyra avser HIO ₄ .

Systematik och lager

Andra, mindre vanliga namn på periodisk syra är:

-Vätvätetetraoxojodat (VII).

-Tetraoxoiodic acid (VII)

tillämpningar

läkare

PAS-färgning. Källa: Ingen maskinläsbar författare tillhandahålls. KGH antog (baserat på upphovsrättsanspråk).

Lila PAS-fläckar erhållna genom reaktion av periodisk syra med kolhydrater används för att bekräfta en glykogenlagringssjukdom; till exempel Von Gierkes sjukdom.

De används vid följande medicinska tillstånd: Pagets sjukdom, sarkom i den mjuka delen vid syn, upptäckt av lymfocytaggregat i mykosfungoider och i Sezany syndrom.

De används också i studien av erytroleukemi, en omogen leukemi i röda blodkroppar. Celler fläckar ljusa fuchsia. Dessutom används levande svampinfektioner i studien, vilket färgar svampens väggar med en magenta färg.

På laboratoriet

-Det används vid kemisk bestämning av mangan, utöver dess användning i organisk syntes.

-Periodic acid används som en selektiv oxidant inom området organiska kemi-reaktioner.

-Periodic acid kan producera frisättning av acetaldehyd och högre aldehyder. Dessutom kan periodisk syra frisätta formaldehyd för detektering och isolering, såväl som frisättning av ammoniak från hydroxiaminosyror.

-Period-syra-lösningar används i studien av närvaron av aminosyror som har OH- och NH2- _grupper i angränsande positioner. Periodisk syralösning används i samband med kaliumkarbonat. I detta avseende är serin den enklaste hydroxiaminosyran.

referenser

1. Gavira José M Vallejo. (24 oktober 2017). Betydelse av prefixen meta, pyro och ortho i den gamla nomenklaturen. Återställd från: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17 mars 2016). Periodisk syra. Kemi LibreTexts. Återställd från: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Periodisk syra. Återställd från: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. och 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). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ, & Synge, RL (1941). Vissa tillämpningar av periodisk syra för att studera hydroxyaminosyror i proteinhydrolysater: frigöring av acetaldehyd och högre aldehyder med periodisk syra. 2. Detektion och isolering av formaldehyd frisatt med periodisk syra. 3. Ammoniak splittrats från hydroxyaminosyror med periodisk syra. 4. Hydroxiamino-syrafraktionen av ull. 5.; Hydroxylysine 'Med ett bilaga av Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. The Biochemical journal, 35 (3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee och SG Majumdar. (1956). Användning av periodisk syra för att upptäcka och lokalisera etylenisk omättnad. Analytisk kemi 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.