PERIODIEK ZUUR (HIO4): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

De perjoodzuur is een oxyzuur, die overeenkomt met de oxidatietoestand VII jodium. Het bestaat in twee vormen: orthoperiodisch (H ₅ IO ₆ ) en metaperjoodzuur (HIO ₄ ). Het werd in 1838 ontdekt door de Duitse chemici HG Magnus en CF Ammermüller.

In verdunde waterige oplossingen is perjoodzuur voornamelijk in de vorm van metaperiodinezuur en hydroniumion (H ₃ O ⁺ ). Ondertussen verschijnt in geconcentreerde waterige oplossingen perjoodzuur als orthoperiodinezuur.

Hygroscopische kristallen van orthoperiodinezuur. Bron: Leiem, van Wikimedia Commons

Beide vormen van perjoodzuur zijn aanwezig in een dynamisch chemisch evenwicht, waarbij de overheersende vorm afhankelijk is van de pH die in de waterige oplossing aanwezig is.

De bovenste afbeelding toont orthoperiodinezuur, dat bestaat uit kleurloze hygroscopische kristallen (om die reden zien ze er nat uit). Hoewel de formules en structuren tussen H ₅ IO ₆ en HIO ₄ op het eerste gezicht heel verschillend zijn, zijn de twee direct gerelateerd aan de mate van hydratatie.

H ₅ IO ₆ kan worden uitgedrukt als HIO ₄ ∙ 2H ₂ O, en daarom moet het worden gedehydrateerd om HIO ₄ te verkrijgen ; hetzelfde gebeurt in de tegenovergestelde richting, bij het hydrateren van HIO ₄ , wordt H ₅ IO _{6 geproduceerd} .

Structuur van periodiek zuur

Metaperiodic zuur. Bron: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

De bovenste afbeelding toont de moleculaire structuur van metaperiodinezuur, HIO ₄ . Dit is de vorm die het meest wordt uitgelegd in scheikundeteksten; het is echter het minst thermodynamisch stabiel.

Zoals te zien is, bestaat het uit een tetraëder in het midden waarvan het jodiumatoom (paarse bol) zich bevindt, en de zuurstofatomen (rode bolletjes) bij zijn hoekpunten. Drie van de zuurstofatomen vormen een dubbele binding met jodium (I = O), terwijl een van hen een enkele binding vormt (I-OH).

Dit molecuul is zuur vanwege de aanwezigheid van de OH-groep en kan een H ⁺ -ion ​​afstaan ; en zelfs nog meer wanneer de positieve gedeeltelijke lading van H groter is vanwege de vier zuurstofatomen die aan het jodium zijn gebonden. Merk op dat HIO ₄ vier waterstofbruggen kan vormen: één via de OH (ring) en drie via zijn zuurstofatomen (accepteert).

Kristallografische studies hebben aangetoond dat jodium in feite twee zuurstofatomen van een naburig HIO _4- molecuul kan accepteren . Daarbij worden twee IO ₆ octaëders verkregen , verbonden door twee IOI-bindingen in cis-posities; dat wil zeggen, ze bevinden zich aan dezelfde kant en zijn niet gescheiden door een hoek van 180 °.

Deze IO ₆ octaëders zijn zo met elkaar verbonden dat ze oneindige ketens vormen, dat wanneer ze met elkaar in wisselwerking staan, ze het HIO ₄ kristal "bewapenen" .

Orthoperiodic zuur

Orthoperiodic zuur. Bron: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

De afbeelding hierboven toont de meest stabiele en gehydrateerde vorm van perjoodzuur: orthoperiodinezuur, H ₅ IO ₆ . De kleuren voor dit model van staven en bollen zijn hetzelfde als voor de HIO _{4 die} zojuist is uitgelegd. Hier kun je direct zien hoe een IO ₆ octaëder eruit ziet .

Merk op dat er vijf OH-groepen zijn, die overeenkomen met de vijf H ⁺ -ionen die theoretisch het H ₅ IO _6- molecuul zouden kunnen afgeven . Vanwege de toenemende elektrostatische afstoting kan het echter slechts drie van die vijf vrijgeven, waardoor verschillende dissociatie-evenwichten ontstaan.

Deze vijf OH-groepen zorgen ervoor dat H ₅ IO ₆ verschillende watermoleculen kan opnemen en daarom zijn de kristallen hygroscopisch; dat wil zeggen, ze absorberen het vocht dat in de lucht aanwezig is. Ze zijn ook verantwoordelijk voor het aanzienlijk hoge smeltpunt ervan voor een verbinding van covalente aard.

De H ₅ IO _6- moleculen vormen veel waterstofbruggen met elkaar, en daarom verlenen ze een zodanige directionaliteit dat ze ook in een geordende ruimte kunnen worden gerangschikt. Als resultaat van deze opstelling vormt H ₅ IO ₆ monokliene kristallen.

Eigendommen

Molecuulgewichten

-Metaperjoodzuur: 190,91 g / mol.

-Orthoperiodic zuur: 227,941 g / mol.

Fysiek uiterlijk

Witte of lichtgele vaste stof, voor HIO ₄ , of kleurloze kristallen, voor H ₅ IO ₆ .

Smeltpunt

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Ontstekingspunt

140 ° C.

Stabiliteit

Stal. Sterk oxidatiemiddel. Contact met brandbare materialen kan brand veroorzaken. Hygroscopisch. Onverenigbaar met organische materialen en sterke reductiemiddelen.

pH

1.2 (oplossing van 100 g / l water van 20 ºC).

Reactiviteit

Perjoodzuur is in staat de binding te verbreken van vicinale diolen die aanwezig zijn in koolhydraten, glycoproteïnen, glycolipiden, enz., Die moleculaire fragmenten met terminale aldehydengroepen voortbrengen.

Deze eigenschap van perjoodzuur wordt gebruikt om de structuur van koolhydraten te bepalen, evenals de aanwezigheid van stoffen die verband houden met deze verbindingen.

De aldehyden gevormd door deze reactie kunnen reageren met Schiff's reagens en de aanwezigheid van complexe koolhydraten detecteren (ze worden paars). Periodiek zuur en Schiff's reagens worden gekoppeld aan een reagens dat wordt afgekort PAS.

Nomenclatuur

Traditioneel

Perjoodzuur heeft zijn naam omdat jodium werkt met de hoogste van zijn valenties: +7, (VII). Dit is de manier om het te benoemen volgens de oude nomenclatuur (de traditionele).

In scheikundeboeken plaatsen ze HIO ₄ altijd als de enige vertegenwoordiger van perjoodzuur, wat synoniem is met metaperjoodzuur.

Metaperjoodzuur dankt zijn naam aan het feit dat jodiumzuuranhydride reageert met een watermolecuul; dat wil zeggen, de mate van hydratatie is het laagst:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => 2HIO ₄

Terwijl voor de vorming van orthoperiodinezuur I ₂ O ₇ moet reageren met een grotere hoeveelheid water:

I ₂ O ₇ + 5H ₂ O => 2H ₅ IO ₆

Reageren met vijf watermoleculen in plaats van één.

De term ortho-, wordt uitsluitend gebruikt om te verwijzen naar H ₅ IO ₆ , en daarom verwijst perjoodzuur alleen naar HIO ₄ .

Systematiek en voorraad

Andere, minder gebruikelijke namen voor perjoodzuur zijn:

-Waterstoftetraoxoiodaat (VII).

-Tetraoxojoodzuur (VII)

Toepassingen

Artsen

PAS-kleuring. Bron: geen machineleesbare auteur opgegeven. KGH aangenomen (op basis van auteursrechtclaims).

Paarse PAS-vlekken die zijn verkregen door de reactie van perjoodzuur met koolhydraten worden gebruikt bij de bevestiging van glycogeenstapelingsziekte; bijvoorbeeld de ziekte van Von Gierke.

Ze worden gebruikt bij de volgende medische aandoeningen: de ziekte van Paget, sarcoom van het zachte deel van het gezichtsvermogen, detectie van lymfocytaggregaten in mycosis fungoides en bij het Sezany-syndroom.

Ze worden ook gebruikt bij de studie van erythroleukemie, een onrijpe rode bloedcelleukemie. Cellen kleuren heldere fuchsia. Bovendien worden levende schimmelinfecties gebruikt in het onderzoek, waardoor de wanden van de schimmels een magenta kleur krijgen.

Op het laboratorium

-Het wordt gebruikt bij de chemische bepaling van mangaan, naast het gebruik ervan bij organische synthese.

-Periodinezuur wordt gebruikt als een selectief oxidatiemiddel op het gebied van organische chemische reacties.

-Perjoodzuur kan de afgifte van aceetaldehyde en hogere aldehyden produceren. Bovendien kan perjoodzuur formaldehyde afgeven voor detectie en isolatie, evenals het vrijkomen van ammoniak uit hydroxyaminozuren.

-Periodinezuuroplossingen worden gebruikt bij de studie van de aanwezigheid van aminozuren met OH- en NH2- _groepen op aangrenzende posities. Een perjoodzuuroplossing wordt gebruikt in combinatie met kaliumcarbonaat. In dit opzicht is serine het eenvoudigste hydroxyaminozuur.

Referenties

1. Gavira José M Vallejo. (24 oktober 2017). Betekenis van de voorvoegsels meta, pyro en ortho in de oude nomenclatuur. Hersteld van: triplenlace.com
2. Gunawardena G. (17 maart 2016). Periodiek zuur. Chemie LibreTexts. Hersteld van: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2018). Periodiek zuur. Hersteld van: en.wikipedia.org
4. Kraft, T. en Jansen, M. (1997), Kristalstructuurbepaling van metaperiodzuur, HIO4, met gecombineerde röntgen- en neutronendiffractie. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / anie.199717531
5. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
6. Martin, AJ en Synge, RL (1941). Enkele toepassingen van perjoodzuur bij de studie van de hydroxyaminozuren van eiwithydrolysaten: De vrijmaking van aceetaldehyde en hogere aldehyden door perjoodzuur. 2. Detectie en isolatie van formaldehyde dat wordt vrijgemaakt door perjoodzuur. 3. Ammoniak afgesplitst van hydroxyaminozuren door perjoodzuur. 4. De hydroxyaminozuurfractie van wol. 5 .; Hydroxylysine 'met een bijlage door Florence O. Bell Textile Physics Laboratory, University of Leeds. The Biochemical journal, 35 (3), 294-314.1.
7. Asima. Chatterjee en SG Majumdar. (1956). Gebruik van periodiek zuur voor het detecteren en lokaliseren van ethylenische onverzadiging. Analytical Chemistry 1956 28 (5), 878-879. DOI: 10.1021 / ac60113a028.