ÀCID PERIÒDIC (HIO4): ESTRUCTURA, PROPIETATS I USOS - QUIMICA - 2026

L' àcid periòdic és un oxácido, que es correspon amb l'estat d'oxidació VII de l'iode. Existeix en dues formes: el ortoperyódico (H ₅ IO ₆) i l'àcid metaperyódico (HIO ₄). Va ser descobert en 1838 pels químics alemanys HG Magnus i CF Ammermüller.

En dissolucions aquoses diluïdes, el àcid periòdic es troba principalment sota la forma d'àcid metaperyódico i ió hidroni (H ₃ O ⁺). Mentrestant, a dissolucions aquoses concentrades el àcid periòdic es presenta com àcid ortoperyódico.

Vidres higroscòpics d'àcid ortoperyódico. Font: Leiem, from Wikimedia Commons

Les dues formes de l'àcid periòdic són presents en un equilibri químic dinàmic, depenent la forma preponderant de l'pH existent en la dissolució aquosa.

A la imatge superior es mostra l'àcid ortoperyódico, el qual consisteix en cristalls incolors higroscòpics (per aquesta raó llueixen mullats). Tot i que les fórmules i estructures entre l'H ₅ IO ₆ i HIO ₄ són a primera vista molt diferents, les dues es relacionen directament amb el grau d'hidratació.

El H ₅ IO ₆ pot expressar-se com HIO ₄ ∙ 2H ₂ O, i per tant cal deshidratar per obtenir el HIO ₄; el mateix passa en sentit invers, a l'hidratar el HIO ₄ es produeix l'H ₅ IO ₆.

Estructura de l'àcid periòdic

Àcid metaperyódico. Font: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

A la imatge superior es mostra l'estructura molecular de l'àcid metaperyódico, HIO ₄. Aquesta és la forma que més es troba explicada en els textos de química; però, és la menys estable termodinàmicament.

Com es pot observar, consisteix en un tetraedre en el centre se situa l'àtom de iode (esfera morada), i en els seus vèrtexs els àtoms d'oxigen (esferes vermelles). Tres dels àtoms d'oxigen formen un doble enllaç amb el iode (I = O), mentre que un d'ells forma un enllaç simple (I-OH).

Aquesta molècula és àcida per la presència de el grup OH, sent capaç de donar un ió H ⁺; i encara més quan la càrrega parcial positiva de l'H és més gran a causa dels quatre àtoms d'oxigen enllaçats a l'iode. Nota: el HIO ₄ pot formar quatre ponts de hidrogen: un a través de l'OH (dona) i tres per els seus àtoms d'oxigen (accepta).

Estudis cristal·logràfics han demostrat que el iode pot de fet acceptar dos oxígens d'una molècula veïna de HIO ₄. A el fer-ho, s'obtenen dos octàedres IO ₆, units per dos enllaços IOI en posicions cis; és a dir, es troben en un mateix costat i no estan separats per un angle de 180 °.

Aquests octàedres IO ₆ s'enllacen de manera que acaben creant cadenes infinites, que a l'interaccionar entre si "armen" el vidre de HIO ₄.

àcid ortoperyódico

Àcid ortoperyódico. Font: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

A la imatge superior es mostra la forma més estable i hidratada de l'àcid periòdic: el ortoperyódico, H ₅ IO ₆. Els colors per a aquest model de barres i esferes és el mateix que per de l'HIO ₄ recentment explicat. Aquí pot apreciar directament com llueix un octàedre IO ₆.

Cal notar que hi ha cinc grups OH, corresponents als cinc ions H ⁺ que teòricament pogués alliberar la molècula d'H ₅ IO ₆. No obstant això, a causa de les creixents repulsions electrostàtiques, només pot alliberar tres d'aquests 5, establint diferents equilibris de dissociació.

Aquests cinc grups OH li permeten a l'H ₅ IO ₆ acceptar diverses molècules d'aigua, i és per aquesta raó que els seus cristalls són higroscòpics; és a dir, absorbeixen la humitat present en l'aire. Així mateix, aquests són responsables de la seva punt de fusió considerablement alt per a un compost de naturalesa covalent.

Les molècules d'H ₅ IO ₆ formen entre si molts ponts d'hidrogen, i per tant atorguen una direccionalitat tal que els permet a més disposar-ordenadament en l'espai. Com a resultat d'aquest ordenament, l'H ₅ IO ₆ forma cristalls monoclínics.

propietats

pesos moleculars

-Àcid metaperyódico: 190,91 g / mol.

-Àcid ortoperyódico: 227,941 g / mol.

aparença física

Sòlid blanc o groc pàl·lid, per al HIO ₄, o vidres incolors, per l'H ₅ IO ₆.

Punt de fusió

128 ºC (263,3 º F, 401,6 º F).

Punt de Ignició

140 ºC.

estabilitat

Estable. Oxidant fort. En contacte amb materials combustibles pot originar foc. Higroscòpic. Incompatible amb materials orgànics i agents reductors forts.

pH

1,2 (solució de 100 g / L d'aigua a 20 ºC).

reactivitat

L'àcid periòdic és capaç de trencar l'enllaç de diols veïnals presents en carbohidrats, glucoproteïnes, glucolípids, etc., originant fragments moleculars amb grups terminals aldehids.

Aquesta propietat de l'àcid periòdic és emprada en la determinació de l'estructura dels carbohidrats, així com de la presència de substàncies relacionades amb aquests compostos.

Els aldehids formats per aquesta reacció, poden reaccionar amb el reactiu de Schiff, detectant la presència de carbohidrats complexos (s'acoloreixen de porpra). El àcid periòdic i el reactiu de Schiff s'acoblen en un reactiu que s'abreuja com PAS.

Nomenclatura

tradicional

El àcid periòdic té el seu nom a causa que el iode treballa amb la major de les seves valències: el +7, (VII). Aquesta és la manera de nomenar-d'acord amb la vella nomenclatura (la tradicional).

En els llibres de química sempre col·loquen a l'HIO ₄ com l'únic representant de l'àcid periòdic, sent sinònim de l'àcid metaperyódico.

L'àcid metaperyódico deu el seu nom a el fet que l'anhídrid iòdic reacciona amb una molècula d'aigua; és a dir, el seu grau d'hidratació és el més baix:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Mentre que per a la formació de l'àcid ortoperyódico, l'I ₂ O ₇ ha de reaccionar amb una quantitat d'aigua superior:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Reaccionant amb cinc molècules d'aigua en lloc d'una.

El terme orto-, s'utilitza exclusivament per referir-se a l'H ₅ IO ₆, i per això el àcid periòdic al·ludeix només a l'HIO ₄.

Sistemàtica i estoc

Altres noms, menys comuns, per al àcid periòdic són:

-tetraoxoyodato (VII) d'hidrogen.

-Àcid tetraoxoyódico (VII)

usos

metges

Tinció de PAS. Font: No machine-readable Autor provided. KGH assumed (based on copyright claims).

Les tincions porpres de PAS obtingudes per la reacció de l'àcid periòdic amb els carbohidrats s'usen en la confirmació d'una malaltia d'emmagatzematge de glucogen; per exemple, la malaltia de Von Gierke.

S'usen en les afeccions mèdiques següents: malaltia de Paget, sarcoma de la part tova a l'veolar, detecció d'agregats de limfòcits en la micosi fungoides i en la síndrome de Sezany.

També es fan servir en l'estudi de la eritroleucemia, una leucèmia de glòbuls vermells immadurs. Les cèl·lules es tenyeixen d'un color fúcsia brillant. A més, s'utilitza en l'estudi les infeccions amb fongs vius, tenyint les parets dels fongs d'un color magenta.

Al laboratori

-Es s'utilitza en la determinació química de l'manganès, a més del seu ús en la síntesi orgànica.

-El àcid periòdic s'utilitza com un oxidant selectiu en el camp de les reaccions de la química orgànica.

-El àcid periòdic pot produir l'alliberament d'acetaldehid i aldehids superiors. A més, el àcid periòdic pot alliberar formaldehid per a la seva detecció i aïllament, així com l'alliberament d'amoníac dels hidroxiamino àcids.

-Les solucions de àcid periòdic s'utilitzen en l'estudi de la presència d'aminoàcids que tenen grups OH i NH ₂ en posicions adjacents. La solució d'àcid periòdic s'usa en forma conjunta amb carbonat de potassi. A l'respecte, la serina és el hidroxiaminoácido més simple.

referències

1. Gavira José M Vallejo. (24 d'octubre del 2017). Significat dels prefixos meta, piro i orto en la nomenclatura antiga. Recuperat de: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17 de març de 2016). Periodic acid. Chemistry LibreTexts. Recuperat de: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Periodic acid. Recuperat de: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. and 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). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ, & Synge, RL (1941). Some applications of periodic acid to the study of the hydroxyamino-àcids of protein hydrolysates: The liberation of acetaldehyde and higher aldehydes by periodic acid. 2. Detection and isolation of Formaldehyde Liberated by periodic acid. 3. Ammonia split from hydroxyamino-àcids by periodic acid. 4. The hydroxyamino-acid fraction of wool. 5.; Hydroxylysine 'With an Appendix by Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. The Biochemical journal, 35 (3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee and SG Majumdar. (1956). Use of Periodic Acid for Detecting and Locating Ethylenic Unsaturation. Analytical Chemistry 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.