Właściwości i zastosowania kwasu jodowego (HIO2)

4553
Charles McCarthy
Właściwości i zastosowania kwasu jodowego (HIO2)

Plik kwas jodowy Jest to związek chemiczny o wzorze HIO2. Kwas ten, podobnie jak jego sole (znane jako jodyty), są wyjątkowo niestabilnymi związkami, które zaobserwowano, ale nigdy nie wyodrębniono.

Jest słabym kwasem, co oznacza, że ​​nie dysocjuje całkowicie. W anionie jod znajduje się na III stopniu utlenienia i ma strukturę analogiczną do kwasu chlorawego lub bromowego, jak pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1: Struktura kwasu jodowego

Pomimo tego, że związek jest niestabilny, kwas jodowy i jego sole jodowe zostały wykryte jako półprodukty w konwersji między jodkami (I-) i jodany (IO3-).

Jego niestabilność wynika z reakcji dysmutacji (lub dysproporcji) do powstania kwasu hipojodoidowego i kwasu jodowego, który jest analogiczny do kwasów chlorawego i bromowego w następujący sposób:

2HIO2 ->  HIO + HIO3

W Neapolu w 1823 roku naukowiec Luigi Sementini napisał list do E.Daniella, sekretarza instytucji królewskiej w Londynie, w którym wyjaśnił metodę otrzymywania kwasu jodowego..

W liście powiedział, że biorąc pod uwagę, że tworzenie się kwasu azotawego polega na połączeniu kwasu azotowego z tym, co nazwał gazem azotawym (prawdopodobnie NdwaO), kwas jodowy mógłby powstać w ten sam sposób w reakcji kwasu jodowego z tlenkiem jodu, związkiem, który odkrył.

W ten sposób uzyskał żółtawo-bursztynową ciecz, która straciła swój kolor w kontakcie z atmosferą (Sir David Brewster, 1902).

Później naukowiec M.Wöhler odkrył, że kwas Sementiniego jest mieszaniną chlorku jodu i jodu cząsteczkowego, ponieważ tlenek jodu użyty w reakcji został przygotowany z chloranem potasu (Brande, 1828).

Indeks artykułów

  • 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
  • 2 Zastosowania
    • 2.1 Acylowanie nukleofilowe
    • 2.2 Reakcje dysmutacji
    • 2.3 Reakcje Braya-Liebhafsky'ego
  • 3 Odnośniki

Fizyczne i chemiczne właściwości

Jak wspomniano powyżej, kwas jodowy jest związkiem niestabilnym, którego nie wyodrębniono, więc jego właściwości fizyczne i chemiczne teoretycznie uzyskuje się za pomocą obliczeń i symulacji (Royal Society of Chemistry, 2015)..

Kwas jodowy ma masę cząsteczkową 175,91 g / mol, gęstość 4,62 g / ml w stanie stałym, temperaturę topnienia 110 stopni Celsjusza (kwas jodowy, 2013-2016).

Ma również rozpuszczalność w wodzie 269 g / 100 ml w temperaturze 20 stopni Celsjusza (jest słabym kwasem), ma pKa 0,75 i ma podatność magnetyczną -48,0 · 10-6 cm3 / mol (National Center for Biotechnology Informacje, sf).

Ponieważ kwas jodowy jest niestabilnym związkiem, który nie został wyodrębniony, nie ma ryzyka obchodzenia się z nim. Na podstawie obliczeń teoretycznych stwierdzono, że kwas jodowy jest niepalny..

 Aplikacje

Acylowanie nukleofilowe

Kwas jodowy jest stosowany jako nukleofil w reakcjach acylacji nukleofilowej. Przykład podano z acylowaniem trifluoroacetylów, takich jak bromek 2,2,2-trifluoroacetylu, chlorek 2,2,2-trifluoroacetylu, fluorek 2,2,2-trifluoroacetylu i jodek 2,2,2-trifluoroacetylu w celu utworzenia jodozylu 2,2,2-trifluorooctan, jak zilustrowano odpowiednio na rys. 2.1, 2.2, 2.3 i 2.4.

Rysunek 2: reakcje tworzenia 2,2,2-trifluorooctanu jodozylu

Kwas jodowy jest również używany jako nukleofil do tworzenia octanu jodozylu w reakcji z bromkiem acetylu, chlorkiem acetylu, fluorkiem acetylu i jodkiem acetylu, jak pokazano odpowiednio na rysunkach 3.1, 3.2, 3.3 i 3.4 (GNU Free Documentation, sf).

Rysunek 2: Reakcje tworzenia octanu jodozylu.

Reakcje dysmutacji

Reakcje dysproporcjonowania lub dysproporcjonowania są rodzajem reakcji redukcji tlenków, w której utleniona substancja jest tą samą substancją, która jest redukowana.

W przypadku halogenów, które mają stopnie utlenienia -1, 1, 3, 5 i 7, można uzyskać różne produkty reakcji dysmutacji w zależności od zastosowanych warunków..

W przypadku kwasu jodowego przykład jego reakcji na kwas podjodowy i kwas jodowy w postaci.

2HIO2 ->  HIO + HIO3

W ostatnich badaniach analizowano reakcję dysmutacji kwasu jodowego poprzez pomiar stężeń protonów (H.+), jodan (IO3-) oraz kwaśny kation podjodytu (H.dwaIO+) w celu lepszego zrozumienia mechanizmu dysmutacji kwasu jodowego (Smiljana Marković, 2015).

Przygotowano roztwór zawierający związki pośrednie I.3+. Mieszaninę jodu (I) i jodu (III) przygotowano przez rozpuszczenie jodu (Idwa) i jodan potasu (KIO3), w stosunku 1: 5, w stężonym kwasie siarkowym (96%). W tym roztworze zachodzi złożona reakcja, którą można opisać reakcją:

jadwa + 3IO3- + 8H+  ->  5IO+ + H.dwaLUB

Gatunek I3+ są stabilne tylko w obecności nadmiaru dodanego jodanu. Jod zapobiega tworzeniu się I3+. Jon IO+ Otrzymywany w postaci siarczanu jodu (IO) dwapołudniowy zachód4), szybko rozkłada się w kwaśnym roztworze wodnym i tworzy postać I.3+, reprezentowany jako kwas HIOdwa lub jony IO3-. Następnie przeprowadzono analizę spektroskopową w celu określenia wartości stężeń interesujących jonów..

Przedstawiono procedurę oceny pseudo-równowagowych stężeń jonów wodoru, jodanu i H.dwaSŁYSZAŁEM+, Gatunki kinetyczne i katalityczne ważne w procesie dysproporcjonowania kwasu jodowego, HIOdwa.

Reakcje Braya-Liebhafsky'ego

Zegar chemiczny lub reakcja oscylacyjna to złożona mieszanina reagujących związków chemicznych, w której stężenie jednego lub większej liczby składników zmienia się okresowo lub gdy po przewidywalnym czasie indukcji zachodzą nagłe zmiany właściwości.

Są klasą reakcji, które służą jako przykład nierównowagowej termodynamiki, w wyniku której powstaje nieliniowy oscylator. Są one teoretycznie ważne, ponieważ pokazują, że reakcje chemiczne nie muszą być zdominowane przez równowagowe zachowanie termodynamiczne..

Reakcja Braya-Liebhafsky'ego to zegar chemiczny po raz pierwszy opisany przez Williama C. Braya w 1921 roku i jest to pierwsza reakcja oscylacyjna w mieszanym jednorodnym roztworze..

Kwas jodowy jest używany eksperymentalnie do badania tego typu reakcji, gdy jest utleniany nadtlenkiem wodoru, znajdując lepszą zgodność między modelem teoretycznym a obserwacjami eksperymentalnymi (Ljiljana Kolar-Anić, 1992).

Bibliografia

  1. Brande, W. T. (1828). Podręcznik chemii na podstawie książki profesora Brande. Boston: University of Harvard.
  2. Wolna dokumentacja GNU. (s.f.). kwas jodowy. Pobrane z chemsink.com: chemsink.com
  3. kwas jodowy. (2013-2016). Pobrane z molbase.com: molbase.com
  4. Ljiljana Kolar-Anić, G. S. (1992). Mechanizm reakcji Braya-Liebhafsky'ego: efekt utleniania kwasu jodowego przez nadtlenek wodoru. Chem. Soc., Faraday Trans 1992, 88, 2343-2349. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/1992/ft/ft9928802343#!divAbstract
  5. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (b.d.) Baza danych PubChem Compound; CID = 166623. Pobrane z pubchem.com:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Królewskie Towarzystwo Chemii. (2015). Kwas jodowy ChemSpider ID145806. Pobrane z ChemSpider: chemspider.com
  7. Sir David Brewster, R. T. (1902). London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science. londyn: uniwersytet londyński.
  8. Smiljana Marković, R. K. (2015). Reakcja dysproporcjonowania kwasu jodowego, HOIO. Określenie stężeń odpowiednich form jonowych H +, H2OI + i IO3 -. 

Jeszcze bez komentarzy