Периодическая кислота

Периодическая кислота
	Ортопериодная кислота
Имена
	Другие имена парапериодная кислота; Йодная(VII) кислота; Периодат водорода;
Идентификаторы
Номер CAS	10450-60-9 (ортопериодический) И; 13444-71-8 (метапериодический) И;
3D модель ( JSmol )	(ортопериодический): Интерактивное изображение; (метапериодический): Интерактивное изображение;
ChemSpider	23622 (ортопериодический) И; 58684 (метапериодический) И;
Информационная карта ECHA	100.030.839
Номер ЕС	236-585-6;
CID PubChem	65185 (метапериодический);
УНИИ	АК1Д44Л87Г И; D4B1481B2J (метапериодический) И;
Номер ООН	UN3085
Панель инструментов CompTox ( EPA )	DTXSID10883144;
	ИнЧи (ортопериодический): InChI=I=1S/H5IO6/c2-1(3,4,5,6)7/h(H5,2,3,4,5,6,7) Ключ: TWLXDPFBEPBAQB-UHFFFAOYSA-N; (метапериодический): InChI=1/HIO4/c2-1(3,4)5/h(H,2,3,4,5) Ключ: KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYAH;
	УЛЫБКИ (ортопериодический): OI(=O)(O)(O)(O)O; (метапериодический): O[I+3]([O-])([O-])[O-];
Характеристики
Химическая формула	HIO 4 (метапериодический) H 5 IO 6 (ортопериодический) ;
Молярная масса	190,91 г/моль ( HIO 4 ) 227,941 г/моль ( H 5 IO 6 ) ;
Появление	Бесцветные кристаллы.
Температура плавления	128,5 °C (263,3 °F; 401,6 К)
Растворимость	растворим в воде, спиртах
Сопряженное основание	Периодат
Опасности
	Маркировка СГС :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Предупреждения об опасности	Н271 , Н314 , Н372 , Н400
Меры предосторожности	П210 , П260 , П273 , П303+П361+П353 , П305+П351+П338
NFPA 704 (огненный алмаз)	3 0 0 ОК
Паспорт безопасности (SDS)	Внешний ПБС
Родственные соединения
Другие анионы	Хлорная кислота HClO 4; Бромная кислота HBrO 4; Марганцовая кислота HMnO 4; Теллуровая кислота Te(OH) 6; Перксеновая кислота H 4 XeO 6;
Другие катионы	Периодат натрия; периодат калия;
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Н проверить ( что такое ?)ИН Ссылки на инфобокс

Оксокислота йода (H5IO6 или HIO4)

Химическое соединение

Периодическая кислота ( / ˌ p ɜːr aɪ ˈ ɒ d ɪ k / per-eye- OD -ik ) является высшей оксокислотой йода , в которой йод существует в степени окисления +7. Она может существовать в двух формах: ортопериодной кислоты с химической формулой H ₅ IO ₆ и метапериодной кислоты с формулой HIO ₄ .

Периодическая кислота была открыта Генрихом Густавом Магнусом и К. Ф. Аммермюллером в 1833 году. ^[3]

Синтез

Современное промышленное производство включает окисление раствора иодата натрия в щелочных условиях, либо электрохимически на _аноде PbO2 , либо путем обработки хлором : ^[4]

ИО−3+ 6 HO ⁻ - 2 e ⁻ → IO5−6+ 3 H ₂ O ( противоионы опущены для ясности) E ° = -1,6 В ^[5]

ИО−3+ 6 HO ⁻ + Cl ₂ → IO5−6+ 2 Cl ⁻ + 3 H ₂ O

Стандартное лабораторное приготовление включает обработку смеси периодата бария с азотной кислотой . При концентрировании смеси нитрат бария , который менее растворим, отделяется от периодной кислоты: ^[6]

Ba ₃ H ₄ (IO ₆ ) ₂ + 6 HNO ₃ → 3 Ba(NO ₃ ) ₂ + 2H ₅ IO ₆

Характеристики

Ортопериодная кислота имеет ряд констант кислотной диссоциации . ^[7]^[8] Значение p K _a метапериодной кислоты не определено.

Н ₅ ИО ₆ ⇌ Н ₄ ИО−6+ Н ⁺ , п К _а = 3,29

H ₄ IO−6⇌ _H3IO2−6+ Н ⁺ , п К _а = 8,31

H ₃ IO2−6⇌ _H2IO3−6+ Н ⁺ , п К _а = 11,60

Поскольку существуют две формы периодной кислоты, то образуются два типа солей периодата. Например, метапериодат натрия , NaIO ₄ , может быть синтезирован из HIO _{4 ,} тогда как ортопериодат натрия , Na ₅ IO _{6 ,} может быть синтезирован из H ₅ IO ₆ .

Структура

Ортопериодная кислота образует моноклинные кристаллы ( пространственная группа P2 ₁ / _n ), состоящие из слегка деформированного октаэдра IO _{6 ,} связанного через мостиковые атомы водорода. Пять расстояний связей I–O находятся в диапазоне 1,87–1,91 Å, а одна связь I–O составляет 1,78 Å. ^[9]^[10] Структура метапериодной кислоты также включает октаэдры IO ₆ , однако они связаны через цис -общие ребра с мостиковыми атомами кислорода, образуя одномерные бесконечные цепи. ^[11]

Реакции

Ортопериодную кислоту можно дегидратировать, получив метапериодную кислоту, нагревая ее до 100 °C при пониженном давлении.

H5IO6 ⇌ _HIO4 + _2H2O

Дальнейшее нагревание до примерно 150 °C дает пентаоксид йода ( I ₂ O ₅ ), а не ожидаемый ангидрид дииодгептоксида ( I ₂ O ₇ ). Метапериодную кислоту также можно получить из различных ортопериодатов путем обработки разбавленной азотной кислотой . ^[12]

Как и все периодаты, периодная кислота может быть использована для расщепления различных 1,2-дифункциональных соединений. Наиболее заметно, что периодная кислота расщепляет вицинальные диолы на два альдегидных или кетонных фрагмента ( реакция Малапрада ).

Это может быть полезно при определении структуры углеводов , поскольку периодная кислота может использоваться для открытия сахаридных колец. Этот процесс часто используется для маркировки сахаридов флуоресцентными молекулами или другими метками, такими как биотин . Поскольку для этого процесса требуются вицинальные диолы, окисление периодатом часто используется для селективной маркировки 3′-концов РНК ( рибоза имеет вицинальные диолы) вместо ДНК , поскольку дезоксирибоза не имеет вицинальных диолов.

Периодная кислота также используется в качестве окислителя средней силы, как показано в реакции Баблера окисления вторичных аллиловых спиртов , которые окисляются до енонов стехиометрическими количествами ортопериодной кислоты с катализатором PCC . ^[13]

Другие оксикислоты

Периодная кислота является частью ряда оксикислот , в которых йод может принимать степени окисления −1, +1, +3, +5 или +7. Также известен ряд нейтральных оксидов йода .

Степень окисления йода	−1	+1	+3	+5	+7
Имя	Иодистый водород	Иодистая кислота	Йодистая кислота	Йодистая кислота	Периодическая кислота
Формула	ПРИВЕТ	ХИО	ХИО ₂	ХИО ₃	HIO ₄ или H ₅ IO ₆

Смотрите также

Соединения со схожей структурой:

Хлорная кислота , бромная кислота , родственные ей пергалогеновые кислоты
Теллуровая кислота и перксеновая кислота , изоэлектронные оксокислоты теллура и ксенона

Соединения со схожей химией:

тетраацетат свинца ( окисление по Криге )

Ссылки

^ Aylett, основанный AF Holleman; продолженный Egon Wiberg; переведенный Mary Eagleson, William Brewer; пересмотренный Bernhard J. (2001). Inorganic chemistry (1st English ed., [ed.] Nils Wiberg. ed.). San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. p. 453. ISBN 0123526515.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ "Periodsaeure zur Synthese" . Сигма Олдрич. 8 октября 2021 г. Проверено 21 ноября 2021 г.
^ Аммермюллер, Ф.; Магнус, Г. (1833). «Ueber eine neue Verbindung des Jods mit Sauerstoff, die Ueberjodsäure». Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке). 104 (7): 514–525 . Бибкод : 1833АнП...104..514А. дои : 10.1002/andp.18331040709.
^ Гринвуд, NN; Эрншоу, A (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. стр. 872. doi :10.1016/C2009-0-30414-6. ISBN 978-0-7506-3365-9.
^ Парсонс, Роджер (1959). Справочник по электрохимическим константам. Butterworths Scientific Publications Ltd. стр. 71.
^ М. Шмайссер (1963). «Периодная кислота». В G. Brauer (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Т. 2страницы=322. NY,NY: Academic Press.
^ Aylett, основанный AF Holleman; продолженный Egon Wiberg; переведенный Mary Eagleson, William Brewer; пересмотренный Bernhard J. (2001). Inorganic chemistry (1st English ed., [ed.] Nils Wiberg. ed.). San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. p. 454. ISBN 0123526515.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Burgot, Jean-Louis (2012-03-30). Ионные равновесия в аналитической химии . Нью-Йорк: Springer. стр. 358. ISBN 978-1441983824.
^ Feikema, YD (10 июня 1966 г.). «Кристаллические структуры двух оксикислот йода. I. Исследование ортопериодной кислоты H ₅ IO ₆ методом нейтронной дифракции». Acta Crystallographica . 20 (6): 765– 769. doi :10.1107/S0365110X66001828.
^ Fábry, J.; Podlahová, J.; Loub, J.; Langer, V. (1982). «Структура аддукта 1:1 ортопериодной кислоты и мочевины». Acta Crystallographica Раздел B: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 38 (3): 1048– 1050. doi :10.1107/S0567740882004932.
^ Крафт, Торстен; Янсен, Мартин (1 сентября 1997 г.). «Определение кристаллической структуры метапериодной кислоты, HIO4 _, с помощью комбинированной рентгеновской и нейтронной дифракции». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 36 (16): 1753– 1754. doi :10.1002/anie.199717531.
^ Райли (1963). Брауэр, Георг (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии. Том 1. Перевод Scripta Technica, Inc. Редактор перевода Рид Ф. (2-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press. С. 323–324 . ISBN 012126601X.
^ Киллоран, Патрик М.; Россингтон, Стивен Б.; Уилкинсон, Джеймс А.; Хэдфилд, Джон А. (2016). «Расширение области окисления Баблера–Даубена: 1,3-окислительная транспозиция вторичных аллильных спиртов». Tetrahedron Letters . 57 (35): 3954– 3957. doi :10.1016/j.tetlet.2016.07.076.

[1] Aylett, основанный AF Holleman; продолженный Egon Wiberg; переведенный Mary Eagleson, William Brewer; пересмотренный Bernhard J. (2001). Inorganic chemistry (1st English ed., [ed.] Nils Wiberg. ed.). San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. p. 453. ISBN 0123526515.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[2] "Periodsaeure zur Synthese" . Сигма Олдрич. 8 октября 2021 г. Проверено 21 ноября 2021 г.

[3] Аммермюллер, Ф.; Магнус, Г. (1833). «Ueber eine neue Verbindung des Jods mit Sauerstoff, die Ueberjodsäure». Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке). 104 (7): 514–525 . Бибкод : 1833АнП...104..514А. дои : 10.1002/andp.18331040709.

[4] Гринвуд, NN; Эрншоу, A (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. стр. 872. doi :10.1016/C2009-0-30414-6. ISBN 978-0-7506-3365-9.

[5] Парсонс, Роджер (1959). Справочник по электрохимическим константам. Butterworths Scientific Publications Ltd. стр. 71.

[6] М. Шмайссер (1963). «Периодная кислота». В G. Brauer (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Т. 2страницы=322. NY,NY: Academic Press.

[7] Aylett, основанный AF Holleman; продолженный Egon Wiberg; переведенный Mary Eagleson, William Brewer; пересмотренный Bernhard J. (2001). Inorganic chemistry (1st English ed., [ed.] Nils Wiberg. ed.). San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. p. 454. ISBN 0123526515.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[8] Burgot, Jean-Louis (2012-03-30). Ионные равновесия в аналитической химии . Нью-Йорк: Springer. стр. 358. ISBN 978-1441983824.

[9] Feikema, YD (10 июня 1966 г.). «Кристаллические структуры двух оксикислот йода. I. Исследование ортопериодной кислоты H ₅ IO ₆ методом нейтронной дифракции». Acta Crystallographica . 20 (6): 765– 769. doi :10.1107/S0365110X66001828.

[10] Fábry, J.; Podlahová, J.; Loub, J.; Langer, V. (1982). «Структура аддукта 1:1 ортопериодной кислоты и мочевины». Acta Crystallographica Раздел B: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 38 (3): 1048– 1050. doi :10.1107/S0567740882004932.

[11] Крафт, Торстен; Янсен, Мартин (1 сентября 1997 г.). «Определение кристаллической структуры метапериодной кислоты, HIO4 _, с помощью комбинированной рентгеновской и нейтронной дифракции». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 36 (16): 1753– 1754. doi :10.1002/anie.199717531.

[Brauer-12] Райли (1963). Брауэр, Георг (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии. Том 1. Перевод Scripta Technica, Inc. Редактор перевода Рид Ф. (2-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press. С. 323–324 . ISBN 012126601X.

[13] Киллоран, Патрик М.; Россингтон, Стивен Б.; Уилкинсон, Джеймс А.; Хэдфилд, Джон А. (2016). «Расширение области окисления Баблера–Даубена: 1,3-окислительная транспозиция вторичных аллильных спиртов». Tetrahedron Letters . 57 (35): 3954– 3957. doi :10.1016/j.tetlet.2016.07.076.