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Ácido peryódico

El ácido peryódico ( / ˌpɜːraɪˈɒdɪk / per-eye- OD - ik ) es el oxoácido más alto del yodo , en el que el yodo existe en estado de oxidación +7 . Puede existir en dos formas: ácido ortoperyódico, con la fórmula química H 5 IO 6 , y ácido metaperyódico, que tiene la fórmula HIO 4 .

El ácido periódico fue descubierto por Heinrich Gustav Magnus y CF Ammermüller en 1833. [3]

Síntesis

La producción a escala industrial moderna implica la oxidación de una solución de yodato de sodio en condiciones alcalinas, ya sea electroquímicamente en un ánodo de PbO 2 o mediante tratamiento con cloro : [4]

IO−3+ 6 HO − - 2 e − → IO5−6+ 3 H 2 O       ( se omiten los contraiones para mayor claridad) E °  = -1,6 V [5]     
IO−3+ 6 HO − + Cl 2 → IO5−6+ 2Cl − + 3 H2O

Una preparación estándar de laboratorio implica el tratamiento de una mezcla de peryodato de bario con ácido nítrico . Al concentrar la mezcla, el nitrato de bario , que es menos soluble, se separa del ácido peryódico: [6]

Ba 3 H 4 (IO 6 ) 2 + 6 HNO 3 → 3 Ba(NO 3 ) 2 + 2H 5 IO 6

Propiedades

El ácido ortoperyódico tiene varias constantes de disociación ácida . [7] [8] No se ha determinado el p K a del ácido metaperyódico.

H 5 IO 6 ⇌ H 4 IO−6+ H + ,      p K a  = 3,29
H4IO​​−6⇌ H3IO​2−6+ H + ,      p K a  = 8,31
H3IO​​2−6⇌ H2IO​3−6+ H + ,      p K a  = 11,60

Como hay dos formas de ácido peryódico, se deduce que se forman dos tipos de sales de peryodato. Por ejemplo, el metaperyodato de sodio , NaIO 4 , se puede sintetizar a partir de HIO 4 , mientras que el ortoperyodato de sodio , Na 5 IO 6 , se puede sintetizar a partir de H 5 IO 6 .

Estructura

El ácido ortoperiódico forma cristales monoclínicos ( grupo espacial P2 1 / n ) que consisten en un octaedro IO 6 ligeramente deformado interconectado a través de hidrógenos puente. Cinco distancias de enlace I–O están en el rango de 1,87–1,91 Å y un enlace I–O es de 1,78 Å. [9] [10] La estructura del ácido metaperiódico también incluye octaedros IO 6 , sin embargo, estos están conectados a través de un enlace cis -compartido con oxígenos puente para formar cadenas infinitas unidimensionales. [11]

Reacciones

El ácido ortoperyódico se puede deshidratar para dar ácido metaperyódico calentándolo a 100 °C bajo presión reducida.

H 5 IO 6 ⇌ HIO 4 + 2 H 2 O

Un calentamiento adicional a alrededor de 150 °C produce pentóxido de yodo ( I 2 O 5 ) en lugar del anhídrido diyodado heptóxido esperado ( I 2 O 7 ). El ácido metaperyódico también se puede preparar a partir de varios ortoperiodatos mediante tratamiento con ácido nítrico diluido . [12]

Al igual que todos los peryodatos, el ácido peryódico se puede utilizar para escindir diversos compuestos 1,2-difuncionales. En particular, el ácido peryódico escinde los dioles vecinales en dos fragmentos de aldehído o cetona ( reacción de Malaprade ).

Esto puede ser útil para determinar la estructura de los carbohidratos , ya que el ácido peryódico se puede utilizar para abrir los anillos de sacáridos. Este proceso se utiliza a menudo para etiquetar sacáridos con moléculas fluorescentes u otras etiquetas como la biotina . Debido a que el proceso requiere dioles vecinales, la oxidación con peryodato se utiliza a menudo para etiquetar selectivamente los extremos 3' del ARN ( la ribosa tiene dioles vecinales) en lugar del ADN , ya que la desoxirribosa no tiene dioles vecinales.

El ácido peryódico también se utiliza como agente oxidante de fuerza moderada, como se ejemplifica en la oxidación de Babler de alcoholes alílicos secundarios que se oxidan a enonas mediante cantidades estequiométricas de ácido ortoperyódico con catalizador PCC . [13]

Otros oxiácidos

El ácido peryódico forma parte de una serie de oxiácidos en los que el yodo puede adoptar estados de oxidación de -1, +1, +3, +5 o +7. También se conocen varios óxidos de yodo neutros.

Véase también

Compuestos con estructura similar:

Compuestos con química similar:

Referencias

  1. ^ Aylett, fundada por AF Holleman; continuada por Egon Wiberg; traducida por Mary Eagleson, William Brewer; revisada por Bernhard J. (2001). Química inorgánica (1.ª edición en inglés, [editada] por Nils Wiberg. ed.). San Diego, California: Berlín: Academic Press, W. de Gruyter. pág. 453. ISBN 0123526515.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  2. ^ "Periodsaeure zur Synthese". Sigma Aldrich. 8 de octubre de 2021 . Consultado el 21 de noviembre de 2021 .
  3. ^ Ammermüller, F.; Magnus, G. (1833). "Ueber eine neue Verbindung des Jods mit Sauerstoff, die Ueberjodsäure". Annalen der Physik und Chemie (en alemán). 104 (7): 514–525. Código bibliográfico : 1833AnP...104..514A. doi : 10.1002/andp.18331040709.
  4. ^ Greenwood, NN; Earnshaw, A (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. pág. 872. doi :10.1016/C2009-0-30414-6. ISBN 978-0-7506-3365-9.
  5. ^ Parsons, Roger (1959). Manual de constantes electroquímicas. Butterworths Scientific Publications Ltd., pág. 71.
  6. ^ M. Schmeisser (1963). "Ácido peryódico". En G. Brauer (ed.). Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2.ª ed . Vol. 2 páginas=322. NY, NY: Academic Press.
  7. ^ Aylett, fundada por AF Holleman; continuada por Egon Wiberg; traducida por Mary Eagleson, William Brewer; revisada por Bernhard J. (2001). Química inorgánica (1.ª edición en inglés, [editada] por Nils Wiberg. ed.). San Diego, California: Berlín: Academic Press, W. de Gruyter. pág. 454. ISBN 0123526515.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. ^ Burgot, Jean-Louis (30 de marzo de 2012). Equilibrios iónicos en química analítica . Nueva York: Springer. p. 358. ISBN. 978-1441983824.
  9. ^ Feikema, YD (10 de junio de 1966). "Las estructuras cristalinas de dos oxiácidos de yodo. I. Un estudio del ácido ortoperiódico, H 5 IO 6 , por difracción de neutrones". Acta Crystallographica . 20 (6): 765–769. doi :10.1107/S0365110X66001828.
  10. ^ Fábry, J.; Podlahová, J.; Loub, J.; Langer, V. (1982). "Estructura del aducto 1:1 de ácido ortoperiódico y urea". Acta Crystallographica Sección B: Cristalografía estructural y química cristalina . 38 (3): 1048–1050. doi :10.1107/S0567740882004932.
  11. ^ Kraft, Thorsten; Jansen, Martin (1 de septiembre de 1997). "Determinación de la estructura cristalina del ácido metaperyódico, HIO 4 , con difracción combinada de rayos X y neutrones". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 36 (16): 1753–1754. doi :10.1002/anie.199717531.
  12. ^ Riley (1963). Brauer, Georg (ed.). Handbook of preparative inorganic chemistry. Volumen 1. Traducido por Scripta Technica, Inc. Editor de traducción Reed F. (2.ª ed.). Nueva York, NY: Academic Press. págs. 323–324. ISBN 012126601X.
  13. ^ Killoran, Patrick M.; Rossington, Steven B.; Wilkinson, James A.; Hadfield, John A. (2016). "Ampliando el alcance de la oxidación de Babler-Dauben: transposición 1,3-oxidativa de alcoholes alílicos secundarios". Tetrahedron Letters . 57 (35): 3954–3957. doi :10.1016/j.tetlet.2016.07.076.