PERIODIKUS SAV (HIO4): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK ÉS FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A periódikus sav egy oxisav, amely megfelel a jód VII oxidációs állapotának. Két formában létezik: orto-periódikus (H ₅ IO ₆) és metaperiodikus sav (HIO ₄). 1838-ban fedezték fel a német vegyészek HG Magnus és CF Ammermüller.

Híg vizes oldatokban a perjódsav főleg metaperiodsav és hidrónium-ion (H ₃ O ⁺) formájában van. Eközben koncentrált vizes oldatokban a periódsav orto-perdu-dinsavként jelenik meg.

Az ortopodens sav higroszkópos kristályai. Forrás: Leiem, a Wikimedia Commonsból

A periodikus sav mindkét formája jelen van egy dinamikus kémiai egyensúlyban, az uralkodó forma a vizes oldat pH-jától függ.

A felső képen az orto-peroxid sav látható, amely színtelen, higroszkópos kristályokból áll (ezért nedvesnek tűnik). Noha a képletek és a H ₅ IO ₆ és a HIO ₄ közötti struktúra első pillantásra nagyon eltérő, a kettő közvetlenül kapcsolódik a hidratáció mértékéhez.

A H ₅ IO ₆ kifejezhető HIO _{4 2 2} H ₂ O- ként, ezért a HIO ₄ előállításához dehidratálni kell; Ugyanez történik ellentétes irányban, amikor HIO ₄, H ₅ IO ₆ hidratálódik.

Periódikus sav szerkezete

Metaperiodinsav. Forrás: Benjah-bmm27 a Wikipedia segítségével.

A felső kép a metaperiodinsav (HIO ₄₎ molekuláris szerkezetét mutatja. Ez az a forma, amelyet a kémiai szövegekben a legjobban magyaráznak; ez azonban a legkevésbé termodinamikailag stabil.

Mint látható, egy tetraéderből áll, amelynek középpontjában a jódatom (lila gömb), és az oxigénatomokból (piros gömbök) a csúcsai vannak. Az oxigénatomok közül három kettős kötést képez a jóddal (I = O), míg egyikük egyetlen kötéset (I-OH) alkot.

Ez a molekula savas csoport, az OH csoport jelenléte miatt, savas, és képes H ⁺ ion adományozására; és még inkább, ha a H pozitív parciális töltése nagyobb a jódhoz kötött négy oxigénatom miatt. Vegye figyelembe, hogy a HIO ₄ négy hidrogénkötést képezhet: egyet az OH-n keresztül (fánk) és három az oxigénatomjain keresztül (elfogadja).

A kristálytani tanulmányok kimutatták, hogy a jód valójában két oxigént képes felvenni a szomszédos HIO ₄ molekulából. Ennek során két IO ₆ oktaédert kapunk, amelyeket két IOI kötéssel kapcsolunk össze cisz-helyzetben; vagyis ugyanazon az oldalon vannak, és 180 ° -kal nem választják el egymástól.

Ezek az oktaéderek IO ₆ olyan módon kapcsolódnak egymáshoz, hogy végtelen láncokat képezzenek, és amikor egymással kölcsönhatásba lépnek, „megkarolják” a HIO ₄ kristályát.

Ortopoperdinsav

Ortopoperdinsav. Forrás: Benjah-bmm27 a Wikipedia segítségével.

A fenti ábra a periódikus sav legstabilabb és hidratáltabb formáját mutatja: orto-peroxid sav, H ₅ IO ₆. A rudak és gömbök e modelljének színei megegyeznek a fent kifejtett HIO ₄ színével. Itt közvetlenül láthatja, hogy néz ki egy IO ₆ oktaéder.

Vegye figyelembe, hogy öt OH csoport létezik, amelyek megfelelnek az öt H ⁺ -ionnak, amelyek elméletileg felszabadíthatják a H ₅ IO ₆ molekulát. A növekvő elektrosztatikus repulációknak köszönhetően az öt közül csak három engedhet fel, így különféle disszociációs egyensúlyokat teremtve.

Ez az öt OH-csoport lehetővé teszi, hogy a H ₅ IO ₆ különféle vízmolekulákat fogadjon el, és ennek okán kristályai higroszkóposak; vagyis elnyelik a levegőben lévő nedvességet. Ugyancsak felelősek a kovalens természetű vegyület lényegesen magas olvadáspontjáért.

A H ₅ IO ₆ molekulák sok hidrogénkötést képeznek egymással, ezért olyan irányultságot biztosítanak, amely lehetővé teszi azok rendezett térben történő elrendezését is. Ennek eredményeként ez az elrendezés, H ₅ IO ₆ formák monoklin kristályok.

Tulajdonságok

Molekuláris súlyok

-Metaperiodinsav: 190,91 g / mol.

-Ortopoperidsav: 227,941 g / mol.

Fizikai megjelenés

Fehér vagy halványsárga, szilárd anyag formájában, a HIO ₄, vagy színtelen kristályok, H ₅ IO ₆.

Olvadáspont

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Gyújtási pont

140 ° C

Stabilitás

Stabil. Erős oxidálószer. Éghető anyagokkal való érintkezés tüzet okozhat. Nedvszívó. Nem összeférhető a szerves anyagokkal és erős redukálószerekkel.

pH

1.2. (100 g / l víz oldata 20 ° C-on).

Reakcióképesség

Az időszakos sav képes megbontani a szénhidrátokban, glikoproteinekben, glikolipidekben stb. Található victinális diolok kötését, amelyek terminális aldehidcsoportokkal rendelkező molekuláris fragmenseket eredményeznek.

A periansav ezt a tulajdonságát használják a szénhidrátok szerkezetének, valamint az ezekhez a vegyületekhez kapcsolódó anyagok jelenlétének meghatározásához.

A reakció során képződött aldehidek reagálhatnak Schiff-reagenssel, komplex szénhidrátok jelenlétét észlelve (lilavá válnak). Az időszakos savat és a Schiff-reagenst PAS-ként rövidített reagenssé kapcsolják.

Elnevezéstan

Hagyományos

Az időszakos savnak az a neve, mert a jód a legmagasabb vegyértékű vegyülettel működik: +7, (VII). Így lehet a régi (hagyományos) nómenklatúra szerint elnevezni.

A kémiai könyvekben mindig a HIO _4- et helyezik a periódsav egyetlen képviselőjévé, mivel a metaperiodin sav szinonimája.

A metaperiodsav annak a nevét köszönheti, hogy a jód-anhidrid egy vízmolekulával reagál; azaz hidratációs foka a legalacsonyabb:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => ₂ HIO ₄

Míg az ortoperiodsav képződéséhez az I ₂ O _7- nek nagyobb mennyiségű vízzel kell reagálnia:

I ₂ O ₇ + 5 H ₂ O => ₂ H ₅ IO ₆

Egy helyett öt vízmolekulával reagál.

Az orto- kifejezés kizárólag H ₅ IO ₆ -ra utal, ezért a periódikus sav csak a HIO ₄ -re utal.

Szisztematika és készlet

A periódsav további kevésbé általános nevei:

-Hidrogén-tetraoxi-jodát (VII).

-Tetraoxiojodsav (VII)

Alkalmazások

Az orvosok

PAS festés. Forrás: A gép nem olvasható. A KGH feltételezte (szerzői jogi igények alapján).

A periódikus sav és a szénhidrátok reakciójával nyert lila PAS-foltokat használják a glikogén tároló betegség megerősítésére; például Von Gierke-kór.

A következő betegségekben használják: Paget-kór, a lágy rész sarcoma, látás előtt, limfocita aggregátumok kimutatása a mycosis fungoides-ban és Sezany-szindrómában.

Ezeket az eritroleukémia, az éretlen vörösvérsejtes leukémia vizsgálatában is használják. A sejtek fényes fuksit festenek. Ezenkívül élő gombás fertőzéseket alkalmaztak a vizsgálatban, amelyek a gombák falait magenta színűvé festették.

A laboratóriumban

-A mangán kémiai meghatározásában használják, a szerves szintézisben való felhasználásán kívül.

- A perjodidsavat szelektív oxidálószerként használják a szerves kémiai reakciók területén.

- A perjodidsav acetaldehid és magasabb aldehidek felszabadulását idézheti elő. Ezenkívül a periódikus sav felszabadíthat formaldehidet kimutatás és izolálás céljából, valamint ammóniát szabadíthat fel a hidroxi-aminosavakból.

-Periodisav oldatokat használnak azoknak az aminosavaknak a tanulmányozására, amelyek szomszédos pozíciókban OH és NH2 _csoportokat tartalmaznak. Periódikus savoldatot kálium-karbonáttal együtt alkalmaznak. Ebben a tekintetben a szerin a legegyszerűbb hidroxi-aminosav.

Irodalom

1. Gavira José M Vallejo. (2017. október 24.) A meta, a pyro és az orto előtagok jelentése a régi nómenklatúrában. Helyreállítva: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (2016. március 17.). Periódusos sav. Kémia LibreTexts. Helyreállítva: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Periódusos sav. Helyreállítva: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. és Jansen, M. (1997), Metaperiodikus sav kristályszerkezetének meghatározása, HIO4, kombinált röntgen- és neutrondiffrakcióval. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ, és Synge, RL (1941). Periódikus savak néhány alkalmazása a fehérje-hidrolizátumok hidroxi-aminosavainak tanulmányozására: Az acetaldehid és a magasabb aldehidek felszabadulása periodikus savak által. 2. Periodinsavval felszabadult formaldehid kimutatása és izolálása. 3. Ammónia hidrogén-amino-savakból periodikus savval bontva. 4. A gyapjú hidroxi-aminosav-frakciója. 5.; Hidroxilizin ”Florence O. Bell Textilfizikai Laboratórium függelékével, Leeds University. Biochemical Journal, 35 (3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee és SG Majumdar. (1956). Periódusos sav felhasználása az etilén telítetlenség kimutatására és lokalizálására. Analytical Chemistry, 1956, 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.