Ácido periódico (HIO4): estrutura, propriedades e usos

O ácido periódico é um oxiácido, que corresponde ao estado de oxidação de iodo VII. Existe em duas formas: ortoperiódico (H 5 IO 6 ) e ácido metaperiódico (HIO 4 ). Foi descoberto em 1838 pelos químicos alemães HG Magnus e CF Ammermüller.

Em soluções aquosas diluídas, o ácido periódico está principalmente na forma de ácido metaperiódico e íon hidrônio (H 3 O + ). Enquanto isso, em soluções aquosas concentradas, o ácido periódico é apresentado como ácido ortoperiódico.

Ácido periódico (HIO4): estrutura, propriedades e usos 1

Cristais higroscópicos de ácido ortoperiódico. Fonte: Leiem [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons

Ambas as formas do ácido periódico estão presentes em um equilíbrio químico dinâmico, a forma preponderante depende do pH na solução aquosa.

A imagem superior mostra ácido ortoperiódico, que consiste em cristais higroscópicos incolores (por esse motivo, eles parecem úmidos). Embora as fórmulas e estruturas entre H 5 IO 6 e HIO 4 sejam muito diferentes à primeira vista, as duas estão diretamente relacionadas ao grau de hidratação.

H 5 IO 6 pode ser expresso como HIO 4 ∙ 2H 2 O e, portanto, deve ser desidratado para obter HIO 4 ; o mesmo acontece na direção oposta, quando o HIO 4 é hidratado , o H 5 IO 6 é produzido .

Estrutura periódica dos ácidos

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Ácido metaperiódico. Fonte: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

A estrutura molecular do ácido metaperiódico, HIO 4 , é mostrada na imagem acima . Esta é a forma que é mais explicada nos textos de química ; no entanto, é o menos termodinamicamente estável.

Como pode ser visto, consiste em um tetraedro em cujo centro está o átomo de iodo (esfera roxa) e em seus vértices os átomos de oxigênio (esferas vermelhas). Três dos átomos de oxigênio formam uma ligação dupla com o iodo (I = O), enquanto um deles forma uma ligação simples (I-OH).

Essa molécula é ácida pela presença do grupo OH, podendo doar um íon H + ; e ainda mais quando a carga parcial positiva de H é maior devido aos quatro átomos de oxigênio ligados ao iodo. Observe que o HIO 4 pode formar quatro ligações de hidrogênio : uma através de OH (rosquinha) e três por seus átomos de oxigênio (aceita).

Estudos cristalográficos mostraram que o iodo pode de fato aceitar dois oxigênio de uma molécula vizinha de HIO 4 . Ao fazer isso, duas IO 6 octaedra são obtidas , unidas por dois elos IOI em posições cis; isto é, eles estão do mesmo lado e não são separados por um ângulo de 180 °.

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Essas octaedras de IO 6 são ligadas de tal forma que acabam criando cadeias infinitas que, ao interagirem entre si, “armam” o cristal da HIO 4 .

Ácido ortooperiódico

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Ácido ortoperiódico. Fonte: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

A imagem superior mostra a forma mais estável e hidratada de ácido periódico: ortoperiódico, H 5 IO 6 . As cores para este modelo de barras e esferas são as mesmas que para o HIO 4 acabado de explicar. Aqui você pode ver diretamente como é um octaedro IO 6 .

Note-se que existem cinco grupos OH, o que corresponde a cinco iões H + que teoricamente poderia libertar a molécula de H 5 IO 6 . No entanto, devido às crescentes repulsões eletrostáticas, ele pode liberar apenas três desses cinco, estabelecendo diferentes equilíbrios de dissociação.

Esses cinco grupos OH permitem que o H 5 IO 6 aceite várias moléculas de água e é por esse motivo que seus cristais são higroscópicos; isto é, eles absorvem a umidade presente no ar. Além disso, eles são responsáveis ​​pelo seu ponto de fusão consideravelmente alto para um composto de natureza covalente.

As moléculas de H 5 IO 6 formam muitas ligações de hidrogênio e, portanto, dão uma direcionalidade que também permite que elas sejam dispostas ordenadamente no espaço. Como um resultado do presente sistema, H 5 IO 6 formas cristais monoclínicos.

Propriedades

Pesos moleculares

-Ácido metaperiódico: 190,91 g / mol.

-Ácido oroperoperiódico: 227.941 g / mol.

Aparência física

Sólido branco ou amarelo pálido, para HIO 4 , ou cristais incolores, para H 5 IO 6 .

Ponto de fusão

128 ° C (263,3 ° F, 401,6 ° F).

Ponto de ignição

140 ° C.

Estabilidade

Estável. Oxidante forte. O contato com materiais combustíveis pode causar incêndio. Higroscópico Incompatível com materiais orgânicos e agentes redutores fortes.

pH

1,2 (solução de 100 g / L de água a 20 ° C).

Reatividade

O ácido periódico é capaz de romper a ligação de dióis locais presentes em carboidratos, glicoproteínas, glicolipídios etc., causando fragmentos moleculares com grupos terminais de aldeído .

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Essa propriedade do ácido periódico é utilizada na determinação da estrutura dos carboidratos, bem como na presença de substâncias relacionadas a esses compostos.

Os aldeídos formados por essa reação podem reagir com o reagente de Schiff, detectando a presença de carboidratos complexos (de cor púrpura). O ácido periódico e o reagente de Schiff são acoplados em um reagente abreviado como PAS.

Nomenclatura

Tradicional

O ácido periódico tem esse nome porque o iodo trabalha com a maior de suas valências: +7, (VII). Essa é a maneira de nomeá-lo de acordo com a antiga nomenclatura (a tradicional).

Nos livros de química, eles sempre colocam a HIO 4 como o único representante do ácido periódico, sendo sinônimo de ácido metaperiódico.

O ácido metaperiódico deve seu nome ao fato de o anidrido de iodo reagir com uma molécula de água; isto é, seu grau de hidratação é o mais baixo:

Eu 2 O 7 + H 2 O => 2HIO 4

Enquanto que para a formação de ácido ortoperiódico, o I 2 O 7 deve reagir com uma quantidade maior de água:

I 2 O 7 + 5H 2 O => 2H 5 IO 6

Reagindo com cinco moléculas de água em vez de uma.

O termo orto- é usado exclusivamente para se referir ao H 5 IO 6 , e é por isso que o ácido periódico se refere apenas ao HIO 4 .

Sistemática e estoque

Outros nomes menos comuns para ácido periódico são:

-tetraoxoiodato (VII) de hidrogênio.

-Ácido tetraoxidódico (VII)

Usos

Médicos

Ácido periódico (HIO4): estrutura, propriedades e usos 4

Coloração com PAS. Fonte: Nenhum autor legível por máquina é fornecido. KGH assumido (com base em reivindicações de direitos autorais). [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Manchas roxas de PAS obtidas pela reação de ácido periódico com carboidratos são usadas na confirmação de uma doença de armazenamento de glicogênio; por exemplo, doença de von Gierke.

Eles são usados ​​nas seguintes condições médicas: doença de Paget, sarcoma de tecidos moles ao assistir, detecção de agregados linfocitários em micoses fungóides e na síndrome de Sezany.

Eles também são usados ​​no estudo da eritroleucemia, uma leucemia imatura dos glóbulos vermelhos . As células apresentam uma cor fúcsia brilhante. Além disso, infecções com fungos vivos são usadas no estudo, colorindo as paredes dos fungos de uma cor magenta.

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No laboratório

-É utilizado na determinação química de manganês, além de ser utilizado na síntese orgânica.

-O ácido periódico é usado como oxidante seletivo no campo das reações químicas orgânicas.

– O ácido periódico pode causar a liberação de acetaldeído e aldeídos mais altos. Além disso, o ácido periódico pode liberar formaldeído para detecção e isolamento, bem como a liberação de amônia a partir de hidroxi aminoácidos.

– Soluções periódicas de ácido são usadas no estudo da presença de aminoácidos que possuem grupos OH e NH2 em posições adjacentes. A solução de ácido periódico é usada em conjunto com carbonato de potássio. A este respeito, a serina é o hidroxiaminoácido mais simples.

Referências

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  2. Gunawardena G. (17 de março de 2016). Ácido periódico Química LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
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  4. Kraft, T. e Jansen, M. (1997), Determinação da Estrutura Cristalina do Ácido Metaperiódico, HIO4, com Raios-X Combinados e Difração de Nêutrons. Angew Chem. Int. Ed. Engl., 36: 1753-1754. doi: 10.1002 / ano 199717531
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  6. Martin, AJ & Synge, RL (1941). Algumas aplicações do ácido periódico no estudo dos hidroxiaminoácidos dos hidrolisados ​​de proteínas: A liberação de acetaldeído e aldeídos superiores pelo ácido periódico. 2. Detecção e isolamento de formaldeído liberado por ácido periódico. 3. A amônia é separada dos hidroxi-aminoácidos por ácido periódico. 4. A fração hidroxiaminoácido da lã. 5. Hydroxylysine ‘Com um apêndice de Florence O. Bell Laboratório de Física Têxtil, Universidade de Leeds.Revista Bioquímica , 35 (3), 294-314.1.
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