JODSÄURE (HIO2): EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Die Jodsäure ist eine chemische Verbindung von F'ormula HIO 2. Diese Säure sowie ihre Salze (bekannt als Iodite) sind äußerst instabile Verbindungen, die beobachtet, aber nie isoliert wurden.

Es ist eine schwache Säure, was bedeutet, dass sie nicht vollständig dissoziiert. Im Anion befindet sich Jod in der Oxidationsstufe III und hat eine Struktur analog zu Chlorsäure oder Bromsäure, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Struktur der Jodsäure

Obwohl die Verbindung instabil ist, wurden Iodsäure und ihre Ioditsalze als Zwischenprodukte bei der Umwandlung zwischen Iodiden (I ^- ) und Iodaten (IO ₃ ^- ) nachgewiesen.

Seine Instabilität beruht auf einer Dismutationsreaktion (oder Disproportionierung) zur Bildung von Hypoiodoid- und Iodsäure, die auf folgende Weise analog zu Chlor- und Bromsäure ist:

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

1823 schrieb der Wissenschaftler Luigi Sementini in Neapel einen Brief an E. Daniell, den Sekretär der königlichen Institution in London, in dem er eine Methode zur Gewinnung von Jodsäure erläuterte.

In dem Brief sagte er, dass unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Bildung von salpetriger Säure durch Kombination von Salpetersäure mit dem, was er als salpetriges Gas (möglicherweise N ₂ O) bezeichnete, Jodsäure auf die gleiche Weise gebildet werden könnte, indem Jodsäure mit Oxid umgesetzt wird. von Jod, einer Verbindung, die er entdeckt hatte.

Dabei erhielt er eine gelblich-bernsteinfarbene Flüssigkeit, die im Kontakt mit der Atmosphäre ihre Farbe verlor (Sir David Brewster, 1902).

Später entdeckte der Wissenschaftler M. Wöhler, dass Sementinis Säure eine Mischung aus Jodchlorid und molekularem Jod ist, da das in der Reaktion verwendete Jodoxid mit Kaliumchlorat hergestellt wurde (Brande, 1828).

Physikalische und chemische Eigenschaften

Wie oben erwähnt, ist Iodsäure eine instabile Verbindung, die nicht isoliert wurde. Daher werden ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften theoretisch durch Berechnungen und Computersimulationen erhalten (Royal Society of Chemistry, 2015).

Jodsäure hat ein Molekulargewicht von 175,91 g / mol, eine Dichte von 4,62 g / ml im festen Zustand und einen Schmelzpunkt von 110 Grad Celsius (Jodsäure, 2013-2016).

Es hat auch eine Wasserlöslichkeit von 269 g / 100 ml bei 20 Grad Celsius (eine schwache Säure), einen pKa von 0,75 und eine magnetische Suszeptibilität von –48,0 · 10–6 cm3 / mol (National) Zentrum für Biotechnologie Information, nd).

Da Jodsäure eine instabile Verbindung ist, die nicht isoliert wurde, besteht kein Risiko, damit umzugehen. Durch theoretische Berechnungen wurde festgestellt, dass Jodsäure nicht brennbar ist.

Anwendungen

Nucleophile Acylierung

Jodsäure wird als Nucleophil bei nukleophilen Acylierungsreaktionen verwendet. Das Beispiel ist mit der Acylierung von Trifluoracetylen wie 2,2,2-Trifluoracetylbromid, 2,2,2-Trifluoracetylchlorid, 2,2,2-Trifluoracetylfluorid und 2,2,2-Trifluoracetyliodid zu gegeben bilden das Iodosyl-2,2,2-trifluoracetat, wie in Abbildung 2.1, 2.2, 2.3 bzw. 2.4 dargestellt.

Abbildung 2: Iodosyl-2,2,2-trifluoracetat-Bildungsreaktionen

Iodsäure wird auch als Nucleophil zur Bildung von Iodosylacetat verwendet, indem es mit Acetylbromid, Acetylchlorid, Acetylfluorid und Acetyliodid umgesetzt wird, wie in den Abbildungen 3.1, 3.2, 3.3 bzw. 3.4 gezeigt ( GNU Free Documentation, sf).

Abbildung 2: Iodosylacetat-Bildungsreaktionen.

Dismutationsreaktionen

Dismutations- oder Disproportionierungsreaktionen sind eine Art von Oxidreduktionsreaktion, bei der die oxidierte Substanz dieselbe ist, die reduziert wird.

Im Fall von Halogenen können, da sie Oxidationsstufen von -1, 1, 3, 5 und 7 aufweisen, abhängig von den verwendeten Bedingungen unterschiedliche Produkte von Dismutationsreaktionen erhalten werden.

Im Fall von Iodsäure wurde oben das Beispiel erwähnt, wie es unter Bildung von Hypoiodinsäure und Iodsäure der Form reagiert.

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

Jüngste Studien haben die Jodsäuredismutationsreaktion analysiert, indem die Konzentrationen von Protonen (H ⁺ ), Jodat (IO3 ^- ) und dem sauren Hypoioditkation (H ₂ IO ⁺ ) gemessen wurden , um den Mechanismus der Säuredismutation besser zu verstehen. Jod (Smiljana Marković, 2015).

Es wurde eine Lösung hergestellt, die die Zwischenspezies I ³⁺ enthielt . Eine Mischung von Iod (I) - und Iod (III) -Spezies wurde hergestellt, indem Iod (I ₂ ) und Kaliumjodat (KIO ₃ ) im Verhältnis 1: 5 in konzentrierter Schwefelsäure (96%) gelöst wurden. In dieser Lösung läuft eine komplexe Reaktion ab, die durch die Reaktion beschrieben werden kann:

I ₂ + 3IO ₃ ^- + 8H ^{+ -–>} 5IO ⁺ + H ₂ O.

Spezies I ³⁺ sind nur in Gegenwart von zugesetztem überschüssigem Iodat stabil. Jod verhindert die Bildung von I ³⁺ . Das in Form von Iodsulfat (IO) ₂ SO ₄ ) erhaltene Ion IO ⁺ zersetzt sich schnell in saurer wässriger Lösung und bildet I ³⁺ , dargestellt als saures HIO ₂ oder die ionische Spezies IO3 ^- . Anschließend wurde eine spektroskopische Analyse durchgeführt, um den Wert der Konzentrationen der interessierenden Ionen zu bestimmen.

Dies präsentierte ein Verfahren zur Bewertung der Pseudo-Gleichgewichtskonzentrationen von Wasserstoff-, Iodat- und H ₂ OI ⁺ -Ionen , wichtigen kinetischen und katalytischen Spezies im Prozess der Disproportionierung von Iodsäure, HIO ₂ .

Bray-Liebhafsky-Reaktionen

Eine chemische Uhr- oder Oszillationsreaktion ist eine komplexe Mischung reagierender chemischer Verbindungen, bei der sich die Konzentration einer oder mehrerer Komponenten periodisch ändert oder wenn plötzliche Änderungen der Eigenschaften nach einer vorhersagbaren Induktionszeit auftreten.

Sie sind eine Klasse von Reaktionen, die als Beispiel für eine Nichtgleichgewichtsthermodynamik dienen und zur Etablierung eines nichtlinearen Oszillators führen. Sie sind theoretisch wichtig, weil sie zeigen, dass chemische Reaktionen nicht vom thermodynamischen Gleichgewichtsverhalten dominiert werden müssen.

Die Bray-Liebhafsky-Reaktion ist eine chemische Uhr, die erstmals 1921 von William C. Bray beschrieben wurde und die erste Oszillationsreaktion in einer gerührten homogenen Lösung ist.

Jodsäure wird experimentell zur Untersuchung dieser Art von Reaktion verwendet, wenn sie mit Wasserstoffperoxid oxidiert wird, wobei eine bessere Übereinstimmung zwischen dem theoretischen Modell und experimentellen Beobachtungen gefunden wird (Ljiljana Kolar-Anić, 1992).

Verweise

1. Brande, WT (1828). Ein Handbuch der Chemie auf der Grundlage von Professor Brande. Boston: Universität von Harvard.
2. GNU Kostenlose Dokumentation. (sf). Jodsäure. Von chemsink.com abgerufen: chemsink.com
3. Jodsäure. (2013-2016). Von molbase.com abgerufen: molbase.com
4. Ljiljana Kolar-Anić, GS (1992). Mechanismus der Bray-Liebhafsky-Reaktion: Wirkung der Oxidation von Jodsäure durch Wasserstoffperoxid. Chem. Soc., Faraday Trans 1992, 88, 2343-2349. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/1992/ft/ft9928802343#!divAbstract
5. Nationales Zentrum für Informationen zur Biotechnologie. (nd). PubChem Compound Database; CID = 166623. Abgerufen von pubchem.com:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Royal Society of Chemistry. (2015). Jodsäure ChemSpider ID145806. Von ChemSpider abgerufen: chemspider.com
7. Sir David Brewster, RT (1902). Das London and Edinburgh Philosophical Magazine und das Journal of Science. London: Universität von London.
8. Smiljana Marković, RK (2015). Disproportionierungsreaktion von Jodsäure, HOIO. Bestimmung der Konzentrationen der relevanten ionischen Spezies H +, H2OI + und IO3 -.