的高碘酸是含氧酸,其对应于氧化态碘的VII。它以两种形式存在:正周生(H 5 IO 6)和间周生酸(HIO 4)。它是由德国化学家HG Magnus和CFAmmermüller于1838年发现的。
在稀水溶液中,高碘酸主要为间高碘酸和水合氢离子(H 3 O +)形式。同时,在浓水溶液中,高碘酸以原过碘酸形式出现。
正哌啶酸的吸湿性晶体。资料来源:Leiem,来自Wikimedia Commons
两种形式的高碘酸均以动态化学平衡形式存在,主要形式取决于水溶液中存在的pH值。
上图为原高碘酸,其由无色吸湿性晶体组成(因此,它们看起来很湿)。尽管乍看之下H 5 IO 6和HIO 4之间的分子式和结构非常不同,但这两者与水合度直接相关。
H 5 IO 6可以表示为HIO 4 ∙2H 2 O,因此必须将其脱水以获得HIO 4。当水合HIO 4时,会产生相反的方向,即生成 H 5 IO 6。
高碘酸的结构
偏高碘酸。资料来源:通过维基百科的Benjah-bmm27。
上图显示了偏高碘酸HIO 4的分子结构。这是化学课本中最能解释的形式。但是,它在热力学上最不稳定。
可以看出,它由四面体组成,碘原子(紫色球)位于其中心,氧原子(红色球)位于其顶点。三个氧原子与碘形成一个双键(I = O),而一个氧原子形成一个单键(I-OH)。
由于OH基的存在,该分子呈酸性,能够提供H +离子;当H的正部分电荷由于与碘结合的四个氧原子而更大时,甚至更是如此。 请注意,HIO 4可以形成四个氢键:一个通过OH(甜甜圈)和三个通过其氧原子(接受)。
晶体学研究表明,碘实际上可以接受来自相邻HIO 4分子的两个氧。这样,获得了两个IO 6八面体,通过两个IOI键在顺式位置连接;也就是说,它们在同一侧,并且没有相隔180°的角度。
这些IO 6八面体以这样的方式链接在一起:它们最终会形成无限的链,当它们彼此相互作用时,它们会“武装” HIO 4晶体。
正高碘酸
正高碘酸。资料来源:通过维基百科的Benjah-bmm27。
上图显示了最稳定和水合的高碘酸形式:原高碘酸H 5 IO 6。这种条形和球形模型的颜色与刚才说明的HIO 4相同。在这里,您可以直接看到IO 6八面体的外观。
请注意,有五个OH基团,分别对应于可以在理论上释放H 5 IO 6分子的五个H +离子。但是,由于静电排斥力的增加,它只能释放这五个中的三个,从而建立不同的解离平衡。
这五个OH基团允许H 5 IO 6接受各种水分子,因此其晶体具有吸湿性。也就是说,它们吸收空气中存在的水分。它们也对共价化合物的熔点相当高负责。
H 5 IO 6分子彼此形成许多氢键,因此它们赋予了方向性,也使它们可以排列在有序的空间中。由于这种布置,H 5 IO 6形成单斜晶体。
物产
分子量
-间高碘酸:190.91g / mol。
-正高碘酸:227.941 g / mol。
外观
白色或淡黄色固体(对于HIO 4而言),或无色晶体,对于H 5 IO 6。
熔点
128°C(263.3°F,401.6°F)。
燃点
140℃。
稳定性
稳定。强氧化剂。接触可燃材料可能引起火灾。吸湿的。与有机材料和强还原剂不相容。
pH值
1.2(20℃下100 g / L的水的溶液)。
反应性
高碘酸能够破坏存在于碳水化合物,糖蛋白,糖脂等中的邻二醇的键合,产生具有末端醛基的分子片段。
高碘酸的这种性质用于确定碳水化合物的结构以及与这些化合物有关的物质的存在。
通过该反应形成的醛可以与席夫试剂反应,检测复合碳水化合物的存在(它们会变成紫色)。高碘酸和席夫氏试剂耦合到缩写为PAS的试剂中。
命名法
传统的
高碘酸之所以得名,是因为碘的最高价为+7(VII)。这是根据旧术语(传统名称)命名的方式。
在化学书籍中,他们始终将HIO 4视为高碘酸的唯一代表,与间高碘酸同义。
偏高碘酸之所以得名,是因为碘酸酐与水分子反应。即其水合度最低:
I 2 O 7 + H 2 O => 2HIO 4
虽然要生成原正哌酸,但I 2 O 7必须与大量水反应:
I 2 O 7 + 5H 2 O => 2H 5 IO 6
与五个水分子而不是一个反应。
术语邻苯二甲酸专门用于指H 5 IO 6,因此高碘酸仅指HIO 4。
系统学和库存
高碘酸的其他较不常用的名称是:
-四氧碘酸氢盐(VII)。
-四氧碘酸(VII)
应用领域
医生
PAS染色。资料来源:未提供机器可读的作者。假定为KGH(基于版权主张)。
通过高碘酸与碳水化合物反应获得的紫色PAS染色剂用于确认糖原贮积病;例如冯·吉克氏病。
它们可用于以下医疗条件:Paget病,肉眼可见的肉瘤,检测真菌性真菌病和Sezany综合征中的淋巴细胞聚集。
它们还用于红白血病,一种不成熟的红细胞白血病的研究。细胞将明亮的紫红色染色。此外,研究中还使用了活的真菌感染,将真菌的壁染成洋红色。
在实验室
-除用于有机合成外,还用于锰的化学测定。
-过碘酸在有机化学反应领域中用作选择性氧化剂。
-高碘酸可释放乙醛和高级醛。另外,高碘酸会释放甲醛进行检测和分离,以及从羟氨基酸中释放氨。
-过碘酸溶液用于研究在相邻位置具有OH和NH 2基团的氨基酸的存在。高碘酸溶液与碳酸钾一起使用。在这方面,丝氨酸是最简单的羟基氨基酸。
参考文献
- GaviraJoséM Vallejo。(2017年10月24日)。在旧术语中,前缀meta,pyro和ortho的含义。从以下网址恢复:Triplenlace.com
- Gunawardena G.(2016年3月17日)。高碘酸。化学LibreTexts。从以下位置恢复:chem.libretexts.org
- 维基百科。(2018)。高碘酸。从以下位置恢复:en.wikipedia.org
- Kraft,T. and Jansen,M.(1997),X射线和中子衍射相结合测定偏高碘酸HIO4的晶体结构。Angew。Chem.Int.Ed.Eng。,36:1753-1754。doi:10.1002 / anie.199717531
- 颤抖和阿特金斯。(2008)。无机化学。(第四版)。Mc Graw Hill。
- 马丁(AJ)和辛格(RL)(1941)。高碘酸在蛋白质水解产物羟基氨基酸研究中的一些应用:高碘酸释放乙醛和高级醛。2.检测和分离高碘酸释放的甲醛。3.氨由高碘酸从羟基氨基酸中分离出来。4.羊毛的羟氨基酸部分。5.;羟赖氨酸“附有利兹大学佛罗伦萨·奥·贝尔纺织物理实验室的附录。生物化学杂志,35(3),294-314.1。
- 阿希玛 Chatterjee和SG Majumdar。(1956)。使用高碘酸检测和定位乙烯不饱和键。Analytical Chemistry 1956 28(5),878-879。DOI:10.1021 / ac60113a028。