PERIODISK SYRE (HIO4): STRUKTUR, EGENSKAPER OG BRUKSOMRÅDER - KJEMI - 2025

Den periodiske syren er en oksysyre, som tilsvarer oksidasjonstilstanden VII av jod. Den eksisterer i to former: ortoperiodic (H ₅ IO ₆ ) og metaperiodic acid (HIO ₄ ). Det ble oppdaget i 1838 av de tyske kjemikerne HG Magnus og CF Ammermüller.

I fortynnede vandige løsninger, er perjodsyre hovedsakelig i form av metaperjodsyre syre og hydronium-ion (H ₃ O ⁺ ). I mellomtiden vises i konsentrerte vandige oppløsninger periodisk syre som ortoperiodic acid.

Hygroskopiske krystaller av ortoperiodic acid. Kilde: Leiem, fra Wikimedia Commons

Begge former for periodisk syre er til stede i en dynamisk kjemisk likevekt, den dominerende formen avhengig av pH-verdien i den vandige oppløsningen.

Det øvre bildet viser ortoperiodic acid, som består av fargeløse hygroskopiske krystaller (av den grunn ser de våte ut). Selv om formlene og strukturer mellom H ₅ IO ₆ og HIO ₄ ved første øyekast er veldig forskjellige, er de to direkte relatert til hydratiseringsgraden.

H ₅ IO ₆ kan uttrykkes som HIO ₄ ∙ 2H ₂ O, og derfor må den dehydratiseres for å oppnå HIO ₄ ; det samme skjer i motsatt retning når hydratisering av HIO ₄ , H ₅ IO _{6 produseres} .

Struktur av periodisk syre

Metaperiodic acid. Kilde: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

Det øvre bildet viser molekylstrukturen til metaperiodic acid, HIO ₄ . Dette er den formen som er mest forklart i kjemitekster; den er imidlertid den minst termodynamisk stabile.

Som det kan ses, består det av en tetrahedron i midten som jodatom (lilla sfære) befinner seg i, og oksygenatomene (røde kuler) ved hjørnene. Tre av oksygenatomene danner en dobbeltbinding med jod (I = O), mens ett av dem danner en enkeltbinding (I-OH).

Dette molekylet er surt på grunn av tilstedeværelsen av OH-gruppen og er i stand til å donere et H ⁺ -ion ; og enda mer når den positive delvise ladningen av H er større på grunn av de fire oksygenatomer som er bundet til jod. Merk at HIO ₄ kan danne fire hydrogenbindinger: en gjennom OH (smultring) og tre gjennom oksygenatomer (aksepterer).

Krystallografiske studier har vist at jod faktisk kan ta imot to oksygener fra et nærliggende HIO _4- molekyl . Ved å oppnå dette oppnås to IO ₆ oktaedra , forbundet med to IOI-obligasjoner i cis-stillinger; det vil si at de er på samme side og er ikke atskilt med en vinkel på 180 °.

Disse IO ₆ oktaedrene er koblet på en slik måte at de ender opp med å lage uendelige kjeder, at når de samhandler med hverandre, "armer" de HIO _4- krystallen .

Ortoperiodic acid

Ortoperiodic acid. Kilde: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

Bildet over viser den mest stabile og hydratiserte formen for periodisk syre: ortoperiodic acid, H ₅ IO ₆ . Fargene på denne modellen av stenger og kuler er de samme som for HIO ₄ nettopp forklart. Her kan du se direkte hvordan en IO ₆ oktaeder ser ut .

Legg merke til at det er fem OH-grupper, tilsvarende de fem H ⁺ -ionene som teoretisk sett kunne frigjøre H ₅ IO _6- molekylet . På grunn av økende elektrostatisk frastøtning kan den imidlertid bare frigjøre tre av disse fem, og etablere forskjellige likevekt av dissosiasjon.

Disse fem OH-gruppene tillater H ₅ IO _{6 å} akseptere forskjellige vannmolekyler, og det er av denne grunn at krystaller er hygroskopiske; det vil si at de tar opp fuktigheten som er i luften. De er også ansvarlige for det betydelig høye smeltepunktet for en forbindelse av en kovalent karakter.

H ₅ IO _6- molekylene danner mange hydrogenbindinger med hverandre, og derfor gir de en slik retning som også lar dem ordnes i et ordnet rom. Som et resultat av dette arrangement, H- ₅ IO ₆ danner monokline krystaller.

Egenskaper

Molekylvekter

-Metaperiodic acid: 190,91 g / mol.

-Orthoperiodic acid: 227.941 g / mol.

Fysisk utseende

Hvitt eller blekgult fast stoff, for HIO ₄ eller fargeløse krystaller, for H ₅ IO ₆ .

Smeltepunkt

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Tennpunkt

140 ° C.

Stabilitet

Stabil. Sterk oksidasjonsmiddel. Kontakt med brennbare materialer kan forårsake brann. Hygroskopisk. Uforenlig med organiske materialer og sterke reduksjonsmidler.

pH-

1,2 (løsning av 100 g / l vann ved 20 ºC).

reaktivitet

Periodisk syre er i stand til å bryte bindingen av vicinal dioler som er tilstede i karbohydrater, glykoproteiner, glykolipider, etc., med opprinnelse av molekylære fragmenter med terminale aldehydergrupper.

Denne egenskapen med periodisk syre brukes til å bestemme strukturen til karbohydrater, så vel som tilstedeværelsen av stoffer relatert til disse forbindelsene.

Aldehyder dannet ved denne reaksjonen kan reagere med Schiffs reagens og detektere tilstedeværelsen av komplekse karbohydrater (de blir lilla). Periodisk syre og Schiffs reagens kobles til et reagens som er forkortet PAS.

nomenklatur

Tradisjonell

Periodisk syre har sitt navn fordi jod fungerer med de høyeste av sine valenser: +7, (VII). Dette er måten å navngi den i henhold til den gamle nomenklaturen (den tradisjonelle).

I kjemibøker plasserer de alltid HIO ₄ som den eneste representanten for periodisk syre, og er synonymt med metaperiodic acid.

Metaperiodic acid skylder navnet sitt på at jodanhydrid reagerer med et vannmolekyl; det vil si at hydratiseringsgraden er den laveste:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Mens for dannelse av ortoperiodic acid, må I ₂ O ₇ reagere med en større mengde vann:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Reagerer med fem vannmolekyler i stedet for en.

Begrepet orto-, brukes utelukkende for å referere til H ₅ IO ₆ , og periodisk syre refererer derfor bare til HIO ₄ .

Systematikk og lager

Andre, mindre vanlige navn på periodisk syre er:

-Hydrogen-tetraoxoiodate (VII).

-Tetraoxoiodic acid (VII)

applikasjoner

leger

PAS-farging. Kilde: Ingen maskinlesbar forfatter gitt. KGH antok (basert på opphavsrettskrav).

Purple PAS-flekker oppnådd ved reaksjon av periodisk syre med karbohydrater brukes til bekreftelse av glykogenlagringssykdom; for eksempel Von Gierkes sykdom.

De brukes under følgende medisinske tilstander: Pagets sykdom, sarkom av den myke delen til syne, påvisning av lymfocyttaggregater i mycosis fungoides og Sezany syndrom.

De brukes også i studien av erytroleukemi, en umoden leukemi i røde blodlegemer. Celler flekker lys fuchsia. I tillegg brukes levende soppinfeksjoner i studien, og fargene på soppens vegger får en magenta farge.

På laboratoriet

-Det brukes i kjemisk bestemmelse av mangan, i tillegg til at det brukes i organisk syntese.

-Periodic acid brukes som en selektiv oksidant innen organiske kjemireaksjoner.

-Periodic acid kan produsere frigjøring av acetaldehyd og høyere aldehyder. I tillegg kan periodisk syre frigjøre formaldehyd for påvisning og isolering, så vel som frigjøring av ammoniakk fra hydroksyaminosyrer.

-Periodic syreoppløsninger brukes i studien av tilstedeværelsen av aminosyrer som har OH- og NH2- _grupper i tilstøtende posisjoner. Periodisk syreoppløsning brukes i forbindelse med kaliumkarbonat. I denne forbindelse er serin den enkleste hydroksyaminosyren.

referanser

1. Gavira José M Vallejo. (24. oktober 2017). Betydning av prefiksetene meta, pyro og ortho i den gamle nomenklaturen. Gjenopprettet fra: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17. mars 2016). Periodisk syre. Kjemi LibreTexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Periodisk syre. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. og 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). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ, & Synge, RL (1941). Noen anvendelser av periodisk syre til studiet av hydroksyaminosyrene i proteinhydrolysater: Frigjøring av acetaldehyd og høyere aldehyder med periodisk syre. 2. Påvisning og isolering av formaldehyd frigjort med periodisk syre. 3. Ammoniakk splittet fra hydroksyamino-syrer med periodisk syre. 4. Hydroksyamino-syrefraksjonen av ull. 5.; Hydroxylysine 'With a Appendix by Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. The Biochemical journal, 35 (3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee og SG Majumdar. (1956). Bruk av periodisk syre for å oppdage og lokalisere etylenisk umettethet. Analytisk kjemi 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.