stringtranslate.com

Периодическая кислота

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⇌ H3IO​2−6+ Н + ,      п К а  = 8,31
H 3 IO2−6⇌ H2IO​3−6+ 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 .

Смотрите также

Соединения со схожей структурой:

Соединения со схожей химией:

Ссылки

  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.
  12. ^ Райли (1963). Брауэр, Георг (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии. Том 1. Перевод Scripta Technica, Inc. Редактор переводов 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.