PERIODSÄURE (HIO4): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Die Periodsäure ist eine Oxysäure, die der Oxidationsstufe VII von Jod entspricht. Es existiert in zwei Formen: orthoperiodische (H ₅ IO ₆ ) und metaperiodische Säure (HIO ₄ ). Es wurde 1838 von den deutschen Chemikern HG Magnus und CF Ammermüller entdeckt.

In verdünnten wässrigen Lösungen liegt Periodsäure hauptsächlich in Form von Metaperiodsäure und Hydroniumionen (H ₃ O ⁺ ) vor. In konzentrierten wässrigen Lösungen erscheint periodische Säure als orthoperiodische Säure.

Hygroskopische Kristalle der Orthoperiodsäure. Quelle: Leiem, aus Wikimedia Commons

Beide Formen der Periodsäure liegen in einem dynamischen chemischen Gleichgewicht vor, wobei die vorherrschende Form vom in der wässrigen Lösung vorhandenen pH-Wert abhängt.

Das obere Bild zeigt Orthoperiodsäure, die aus farblosen hygroskopischen Kristallen besteht (aus diesem Grund sehen sie nass aus). Obwohl die Formeln und Strukturen zwischen H ₅ IO ₆ und HIO ₄ auf den ersten Blick sehr unterschiedlich sind, hängen die beiden direkt mit dem Hydratationsgrad zusammen.

H ₅ IO ₆ kann als HIO ₄ ∙ 2H ₂ O ausgedrückt werden und muss daher dehydratisiert werden, um HIO ₄ zu erhalten ; Das gleiche geschieht in entgegengesetzter Richtung, wenn bei der Hydratisierung von HIO ₄ H ₅ IO _{6 erzeugt wird} .

Struktur der Periodsäure

Metaperiodsäure. Quelle: Benjah-bmm27 über Wikipedia.

Das obere Bild zeigt die Molekülstruktur der Metaperiodsäure HIO ₄ . Dies ist die Form, die in Chemietexten am meisten erklärt wird. es ist jedoch am wenigsten thermodynamisch stabil.

Wie zu sehen ist, besteht es aus einem Tetraeder, in dessen Zentrum sich das Jodatom (violette Kugel) und die Sauerstoffatome (rote Kugeln) an seinen Eckpunkten befinden. Drei der Sauerstoffatome bilden eine Doppelbindung mit Iod (I = O), während eines von ihnen eine Einfachbindung (I-OH) bildet.

Dieses Molekül ist aufgrund der Anwesenheit der OH-Gruppe sauer und kann ein H ⁺ -Ion abgeben. und noch mehr, wenn die positive Teilladung von H aufgrund der vier an das Jod gebundenen Sauerstoffatome größer ist. Beachten Sie, dass HIO ₄ vier Wasserstoffbrückenbindungen bilden kann: eine durch das OH (Donut) und drei durch seine Sauerstoffatome (akzeptiert).

Kristallographische Studien haben gezeigt, dass Jod tatsächlich zwei Sauerstoffatome aus einem benachbarten HIO ₄ -Molekül aufnehmen kann . Auf diese Weise werden zwei IO ₆ -Oktaeder erhalten , die durch zwei IOI-Bindungen in cis-Positionen verbunden sind. Das heißt, sie befinden sich auf derselben Seite und sind nicht durch einen Winkel von 180 ° voneinander getrennt.

Diese Oktaeder IO ₆ sind so miteinander verbunden, dass sie unendliche Ketten bilden, die bei der Interaktion den Kristall von HIO ₄ „bewaffnen“ .

Orthoperiodsäure

Orthoperiodsäure. Quelle: Benjah-bmm27 über Wikipedia.

Das obige Bild zeigt die stabilste und hydratisierteste Form der Periodsäure: Orthoperiodsäure, H ₅ IO ₆ . Die Farben für dieses Modell von Balken und Kugeln sind die gleichen wie für das gerade erläuterte HIO ₄ . Hier können Sie direkt sehen, wie ein IO _6- Oktaeder aussieht .

Es ist zu beachten, dass es fünf OH-Gruppen gibt, die den fünf H ⁺ -Ionen entsprechen , die theoretisch das H ₅ IO ₆ -Molekül freisetzen könnten . Aufgrund zunehmender elektrostatischer Abstoßungen können jedoch nur drei dieser fünf freigesetzt werden, wodurch unterschiedliche Dissoziationsgleichgewichte hergestellt werden.

Diese fünf OH-Gruppen ermöglichen es H ₅ IO ₆ , verschiedene Wassermoleküle aufzunehmen, und aus diesem Grund sind seine Kristalle hygroskopisch; Das heißt, sie absorbieren die in der Luft vorhandene Feuchtigkeit. Sie sind auch für den beträchtlich hohen Schmelzpunkt einer Verbindung kovalenter Natur verantwortlich.

Die H ₅ IO ₆ -Moleküle bilden viele Wasserstoffbrücken miteinander und bieten daher eine solche Richtwirkung, dass sie auch in einem geordneten Raum angeordnet werden können. Infolge dieser Anordnung bildet H ₅ IO ₆ monokline Kristalle.

Eigenschaften

Molekulargewichte

-Metaperiodsäure: 190,91 g / mol.

-Orthoperiodsäure: 227,941 g / mol.

Aussehen

Weißer oder hellgelber Feststoff für HIO ₄ oder farblose Kristalle für H ₅ IO ₆ .

Schmelzpunkt

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Zündpunkt

140 ° C.

Stabilität

Stabil. Starkes Oxidationsmittel. Kontakt mit brennbaren Materialien kann einen Brand verursachen. Hygroskopisch. Unverträglich mit organischen Materialien und starken Reduktionsmitteln.

pH

1,2 (Lösung von 100 g / l Wasser bei 20 ºC).

Reaktivität

Periodsäure ist in der Lage, die Bindung von in Kohlenhydraten, Glykoproteinen, Glykolipiden usw. vorhandenen vicinalen Diolen aufzubrechen, wobei molekulare Fragmente mit terminalen Aldehyde entstehen.

Diese Eigenschaft der Periodsäure wird verwendet, um die Struktur von Kohlenhydraten sowie das Vorhandensein von Substanzen zu bestimmen, die mit diesen Verbindungen verwandt sind.

Die durch diese Reaktion gebildeten Aldehyde können mit Schiffs Reagenz reagieren und das Vorhandensein komplexer Kohlenhydrate nachweisen (sie werden lila). Periodsäure und Schiffs Reagenz werden in ein Reagenz eingekoppelt, das als PAS abgekürzt wird.

Nomenklatur

Traditionell

Periodsäure hat ihren Namen, weil Jod mit der höchsten seiner Valenzen arbeitet: +7, (VII). Dies ist die Art, es nach der alten Nomenklatur (der traditionellen) zu benennen.

In Chemiebüchern wird HIO _{4 immer} als einziger Vertreter der Periodsäure als Synonym für Metaperiodsäure angegeben.

Metaperiodsäure verdankt ihren Namen der Tatsache, dass Iodanhydrid mit einem Wassermolekül reagiert; das heißt, sein Hydratationsgrad ist der niedrigste:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Während für die Bildung von Orthoperiodsäure I ₂ O ₇ mit einer höheren Menge Wasser reagieren muss:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Reaktion mit fünf Wassermolekülen anstelle von einem.

Der Begriff ortho- bezieht sich ausschließlich auf H ₅ IO ₆ , und daher bezieht sich Periodsäure nur auf HIO ₄ .

Systematik und Lager

Andere, weniger gebräuchliche Namen für Periodsäure sind:

-Wasserstofftetraoxoiodat (VII).

-Tetraoxoiodsäure (VII)

Anwendungen

Ärzte

PAS-Färbung. Quelle: Kein maschinenlesbarer Autor angegeben. KGH angenommen (basierend auf urheberrechtlichen Ansprüchen).

Lila PAS-Färbungen, die durch die Reaktion von Periodsäure mit Kohlenhydraten erhalten werden, werden zur Bestätigung der Glykogenspeicherkrankheit verwendet; zum Beispiel Von-Gierke-Krankheit.

Sie werden bei folgenden Erkrankungen eingesetzt: Morbus Paget, Sarkom des weichen Teils des Sehvermögens, Nachweis von Lymphozytenaggregaten bei Mycosis fungoides und Sezany-Syndrom.

Sie werden auch zur Untersuchung der Erythroleukämie, einer unreifen Leukämie der roten Blutkörperchen, verwendet. Zellen färben helles Fuchsia. Darüber hinaus werden in der Studie lebende Pilzinfektionen verwendet, die die Wände der Pilze magentafarben färben.

Im Labor

-Es wird bei der chemischen Bestimmung von Mangan zusätzlich zu seiner Verwendung in der organischen Synthese verwendet.

-Periodsäure wird als selektives Oxidationsmittel im Bereich der Reaktionen der organischen Chemie eingesetzt.

-Periodsäure kann die Freisetzung von Acetaldehyd und höheren Aldehyden bewirken. Zusätzlich kann periodische Säure Formaldehyd zum Nachweis und zur Isolierung sowie die Freisetzung von Ammoniak aus Hydroxyaminosäuren freisetzen.

-Periodsäurelösungen werden zur Untersuchung des Vorhandenseins von Aminosäuren verwendet, die OH- und NH _{2 -Gruppen} in benachbarten Positionen aufweisen. Periodsäurelösung wird in Verbindung mit Kaliumcarbonat verwendet. In dieser Hinsicht ist Serin die einfachste Hydroxyaminosäure.

Verweise

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