JODIUMZUUR (HIO2): EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

Het joodzuur is een chemische verbinding van f'ormula HIO 2. Dit zuur, evenals zijn zouten (bekend als jodieten), zijn extreem onstabiele verbindingen die zijn waargenomen maar nooit zijn geïsoleerd.

Het is een zwak zuur, wat betekent dat het niet volledig dissocieert. In het anion bevindt jodium zich in oxidatietoestand III en heeft het een structuur die analoog is aan chloorzuur of broomzuur, zoals geïllustreerd in figuur 1.

Figuur 1: Structuur van jodiumzuur

Ondanks dat de verbinding onstabiel is, zijn jodiumzuur en zijn jodietzouten gedetecteerd als tussenproducten bij de omzetting tussen jodiden (I ^- ) en jodaten (IO ₃ ^- ).

De instabiliteit ervan is het gevolg van een dismutatiereactie (of disproportionering) om hypojoodzuur en joodzuur te vormen, dat op de volgende manier analoog is aan chloor- en broomzuren:

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

In Napels in 1823 schreef de wetenschapper Luigi Sementini een brief aan E. Daniell, secretaris van de koninklijke instelling in Londen, waar hij een methode uitlegde om jodiumzuur te verkrijgen.

In de brief zei hij dat, aangezien de vorming van salpeterig zuur was, door salpeterzuur te combineren met wat hij salpeterig gas (mogelijk N ₂ O) noemde, jodiumzuur op dezelfde manier kon worden gevormd door jodiumzuur met oxide te laten reageren. van jodium, een verbinding die hij had ontdekt.

Daarbij verkreeg hij een geelachtig amberkleurige vloeistof die zijn kleur verloor in contact met de atmosfeer (Sir David Brewster, 1902).

Later ontdekte de wetenschapper M. Wöhler dat Sementini's zuur een mengsel is van jodiumchloride en moleculair jodium, aangezien het jodiumoxide dat in de reactie werd gebruikt, werd bereid met kaliumchloraat (Brande, 1828).

Fysische en chemische eigenschappen

Zoals hierboven vermeld, is jodiumzuur een onstabiele verbinding die niet is geïsoleerd, dus zijn fysische en chemische eigenschappen worden theoretisch verkregen door berekeningen en computersimulaties (Royal Society of Chemistry, 2015).

Jodiumzuur heeft een molecuulgewicht van 175,91 g / mol, een dichtheid van 4,62 g / ml in vaste toestand en een smeltpunt van 110 graden Celsius (joodzuur, 2013-2016).

Het heeft ook een oplosbaarheid in water van 269 g / 100 ml bij 20 graden Celsius (omdat het een zwak zuur is), heeft een pKa van 0,75 en heeft een magnetische gevoeligheid van −48,0 · 10−6 cm3 / mol (National Centrum voor Biotechnologische Informatie, zd).

Omdat jodiumzuur een onstabiele verbinding is die niet is geïsoleerd, is er geen risico om ermee te werken. Door theoretische berekeningen is gevonden dat jodiumzuur niet brandbaar is.

Toepassingen

Nucleofiele acylering

Jodiumzuur wordt gebruikt als een nucleofiel in nucleofiele acyleringsreacties. Het voorbeeld wordt gegeven met de acylering van trifluoracetylen zoals 2,2,2-trifluoracetylbromide, 2,2,2-trifluoracetylchloride, 2,2,2-trifluoracetylfluoride en 2,2,2-trifluoracetyljodide tot vormen het iodosyl 2,2,2-trifluoracetaat zoals geïllustreerd in respectievelijk figuur 2.1, 2.2, 2.3 en 2.4.

Figuur 2: iodosyl 2,2,2-trifluoracetaatvormingsreacties

Jodiumzuur wordt ook gebruikt als nucleofiel voor de vorming van joodsylacetaat door het te laten reageren met acetylbromide, acetylchloride, acetylfluoride en acetyljodide, zoals weergegeven in respectievelijk figuren 3.1, 3.2, 3.3 en 3.4 ( GNU gratis documentatie, sf).

Figuur 2: reacties op de vorming van iodosylacetaat.

Vernietigingsreacties

Dismutatie- of disproportioneringsreacties zijn een soort oxidatiereductiereactie, waarbij de stof die wordt geoxideerd dezelfde is die wordt gereduceerd.

In het geval van halogenen, aangezien ze oxidatietoestanden van -1, 1, 3, 5 en 7 hebben, kunnen verschillende producten van dismutatiereacties worden verkregen, afhankelijk van de gebruikte omstandigheden.

In het geval van jodiumzuur werd hierboven het voorbeeld genoemd van hoe het reageert om hypojoodzuur en jodiumzuur van de vorm te vormen.

2HIO _{2 ->} HIO + HIO ₃

Recente studies hebben de jodiumzuurdismutatiereactie geanalyseerd door de concentraties van protonen (H ⁺ ), jodaat (IO3 ^- ) en het zure hypojodietkation (H ₂ IO ⁺ ) te meten om het mechanisme van zuurdemutatie beter te begrijpen. jodium (Smiljana Marković, 2015).

Er werd een oplossing bereid die de tussensoort I ³⁺ bevatte . Een mengsel van jodium (I) en jodium (III) soorten werd bereid door jodium (I ₂ ) en kaliumjodaat (KIO ₃ ) in de verhouding 1: 5 op te lossen in geconcentreerd zwavelzuur (96%). In deze oplossing verloopt een complexe reactie, die kan worden beschreven door de reactie:

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

Soorten I ³⁺ zijn alleen stabiel in aanwezigheid van een overmaat aan jodaat toegevoegd. Jodium voorkomt de vorming van I ³⁺ . Het IO ⁺ ion verkregen in de vorm van jodiumsulfaat (IO) ₂ SO ₄ ), ontleedt snel in zure waterige oplossing en vormt I ³⁺ , weergegeven als het zure HIO ₂ of de ionische soort IO3 ^- . Vervolgens werd een spectroscopische analyse uitgevoerd om de waarde van de concentraties van de ionen van belang te bepalen.

Dit presenteerde een procedure voor de evaluatie van pseudo-evenwichtsconcentraties van waterstof, jodaat en H ₂ OI ⁺ ionen , belangrijke kinetische en katalytische soorten in het proces van disproportionering van jodiumzuur, HIO ₂ .

Bray - Liebhafsky-reacties

Een chemische klok of oscillatiereactie is een complex mengsel van reagerende chemische verbindingen, waarbij de concentratie van een of meer componenten periodiek verandert, of wanneer plotselinge veranderingen in eigenschappen optreden na een voorspelbare inductietijd.

Ze zijn een klasse reacties die dienen als een voorbeeld van niet-evenwichtsthermodynamica, resulterend in de oprichting van een niet-lineaire oscillator. Ze zijn theoretisch belangrijk omdat ze laten zien dat chemische reacties niet gedomineerd hoeven te worden door thermodynamisch evenwichtsgedrag.

De Bray-Liebhafsky-reactie is een chemische klok die voor het eerst werd beschreven door William C. Bray in 1921 en is de eerste oscillatiereactie in een geroerde homogene oplossing.

Jodiumzuur wordt experimenteel gebruikt voor de studie van dit type reactie wanneer het wordt geoxideerd met waterstofperoxide, waarbij een betere overeenkomst wordt gevonden tussen het theoretische model en experimentele waarnemingen (Ljiljana Kolar-Anić, 1992).

Referenties

1. Brande, WT (1828). Een chemisch handboek, op basis van professor Brande. Boston: Universiteit van Harvard.
2. GNU gratis documentatie. (sf). joodig zuur. Opgehaald van chemsink.com: chemsink.com
3. joodig zuur. (2013-2016). Opgehaald van molbase.com: molbase.com
4. Ljiljana Kolar-Anić, GS (1992). Mechanisme van de Bray-Liebhafsky-reactie: effect van de oxidatie van joodzuur door waterstofperoxide. Chem.Soc., Faraday Trans 1992,88, 2343-2349. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/1992/ft/ft9928802343#!divAbstract
5. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (zd). PubChem samengestelde database; CID = 166623. Opgehaald van pubchem.com:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Royal Society of Chemistry. (2015). Joodzuur ChemSpider ID145806. Opgehaald van ChemSpider: chemspider.com
7. Sir David Brewster, RT (1902). The London en Edinburgh Philosophical Magazine en Journal of Science. londen: universiteit van londen.
8. Smiljana Marković, RK (2015). Disproportioneringsreactie van joodzuur, HOIO. Bepaling van de concentraties van de relevante ionsoorten H +, H2OI + en IO3 -.