Jodistan - Periodate
 Metaperiodátový ion
|
|
 Orthoperiodátový ion
|
|
| Jména | |
|---|---|
|
Systematický název IUPAC
tetraoxo jodičnan (1−) hexaoxo jodičnan (5−) |
|
| Identifikátory | |
|
3D model ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
|
|
|
| Vlastnosti | |
| IO 4 - nebo IO 6 5- | |
| Konjugovaná kyselina | Kyselina jodistá |
| Související sloučeniny | |
|
Jiné anionty
|
Chloristan, perbroman, manganistan |
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
| Reference na infobox | |
Jodistan / p ə r aɪ . ə d eɪ t / je anion složený z jódu a kyslíku . Je to jeden z řady oxyaniontů jódu a je nejvyšší v řadě, přičemž jód existuje v oxidačním stavu +7. Na rozdíl od jiných perhalogenátů, jako je chloristan , může existovat ve dvou formách: metaperiodate IO-
4a ortoperiodát IO5-
6. V tomto ohledu je srovnatelný s telurátovým iontem ze sousední skupiny . Může se kombinovat s řadou protiiontů za vzniku jodistanů , které lze také považovat za soli kyseliny jodisté .
Periodáty objevili Heinrich Gustav Magnus a CF Ammermüller; který poprvé syntetizoval kyselinu jodistou v roce 1833.
Syntéza
Klasicky se jodistan nejčastěji vyráběl ve formě hydrogenjodistanu sodného (Na 3 H 2 IO 6 ). To je komerčně dostupné, ale mohou být také vyrobeny oxidací jodičnanu s chloru a hydroxidu sodného . Nebo podobně z jodidů oxidací bromem a hydroxidem sodným:
- NaIO 3 + Cl 2 + 4 NaOH → Na 3 H 2 IO 6 + 2 NaCl + H 2 O
- NaI + 4 Br 2 + 10 NaOH → Na 3 H 2 IO 6 + 8 NaBr + 4 H 2 O
Výroba v moderním průmyslovém měřítku zahrnuje elektrochemickou oxidaci jodičnanů na anodě PbO 2 s následujícím standardním potenciálem elektrod :
Metaperiodáty se typicky připravují dehydratací hydrogenjodistanu sodného kyselinou dusičnou nebo dehydratací kyseliny ortoperiodové zahříváním na 100 ° C ve vakuu.
- Na 3 H 2 IO 6 + 2 HNO 3 → NaIO 4 + 2 NaNO 3 + 2 H 2 O
- H 5 IO 6 → HIO 4 + 2 H 2 O
Mohou být také generovány přímo z jodičnanů zpracováním jinými silnými oxidačními činidly, jako jsou chlornany :
Formy a interkonverze
Jodistan může ve vodných médiích existovat v různých formách, přičemž pH je kontrolním faktorem. Ortoperiodát má řadu konstant disociace kyseliny .
H 5 IO 6 ⇌ H
4IO-
6+ H + p Ka a = 3,29 H
4IO-
6⇌ H
3IO2-
6+ H + p Ka a = 8,31 H
3IO2-
6⇌ H
2IO3
6+ H + p K = 11,60
Orto- a metaperiodátové formy také existují v rovnováze.
-
H
4IO-
6⇌ IO-
4+ 2 H 2 O, K = 29
Z tohoto důvodu orthoperiodate se někdy označuje jako di hydrátu metajodistanu, které IO-
4· 2H 2 O ; tento popis však není zcela přesný, protože rentgenová krystalografie H 5 IO 6 ukazuje 5 ekvivalentních skupin I – OH.
Při extrémních hodnotách pH se mohou tvořit další druhy. Za základních podmínek může dojít k dehydratační reakci za vzniku diperiodátu (někdy označovaného jako mezoperiodát).
- 2 H
3IO2-
6⇌ H.
2Já
2Ó4-
10+ 2 H 2 O, K = 820
Za silně kyselých podmínek lze kyselinu jodistou protonovat za vzniku ortoperiodoniového kationtu.
-
H
6IO+
6⇌ H 5 IO 6 + H + , p K a = −0,8
Struktura a lepení
V orto- i metaperiodátu je jód hypervalentní , protože vytváří více vazeb, než by bylo klasicky povoleno. To bylo vysvětleno pomocí dativních vazeb , což potvrzuje nepřítomnost dvojných vazeb v těchto molekulách.
Přesné struktury se liší v závislosti na protiiontech, v průměru však ortoperiodáty přijímají mírně deformovanou oktaedrickou geometrii s rentgenovou difrakcí, která ukazuje délky I – O vazby 1,89 Å . Metaperiodates přijmout zkreslenou čtyřbokou geometrii s průměrnou vzdáleností I – O 1,78 Å.
Reakce
Reakce štěpení
Periodáty mohou štěpit vazby uhlík-uhlík na řadě 1,2-difunkcionalizovaných alkanů. Nejběžnějším příkladem je štěpení diolu , které bylo také prvním objeveným ( Malapradeova reakce ). Kromě diolů mohou jodistany štěpit 1,2-hydroxyketony , 1,2-diketony , a-keto kyseliny , a-hydroxykyseliny , aminokyseliny , 1,2-aminoalkoholy , 1,2-diaminy a epoxidy na poskytují aldehydy, ketony a karboxylové kyseliny.
.svg)
Alkeny lze také oxidovat a štěpit Lemieux -Johnsonovou oxidací . To využívá katalytické plnění oxidu osmičelého, který je regenerován in situ jodistanem. Celkový proces je ekvivalentní procesu ozonolýzy .
Reakce štěpení probíhají prostřednictvím cyklického meziproduktu nazývaného jodistanový ester. Jeho tvorba může být ovlivněna pH a teplotou, ale je nejsilněji ovlivněna geometrií substrátu, přičemž cis -dioly reagují výrazně rychleji než trans -dioly. Reakce jsou exotermické a obvykle se provádějí při 0 ° C. Jelikož jsou jodistanové soli ve vodě snadno rozpustné, reakce se obecně provádějí ve vodném prostředí. Tam, kde je problém rozpustnost, lze použít kyselinu jodistou, která je rozpustná v alkoholech; katalyzátory fázového přenosu jsou také účinné v dvoufázových reakčních směsích. V extrémních případech lze jodistan vyměnit za tetraacetát olovnatý, který reaguje podobným způsobem a je rozpustný v organických rozpouštědlech ( Criegeeova oxidace ).
Jodičnanové štěpení se často používá v molekulární biochemii za účelem modifikace sacharidových kruhů, protože mnoho pětičlenných a šestičlenných cukrů má vicinální dioly . Historicky to bylo také používáno ke stanovení struktury monosacharidů.
Štěpení jodistanu lze provádět v průmyslovém měřítku za vzniku dialdehydového škrobu, který se používá při výrobě papíru .
Oxidační reakce
Jodistany jsou silná oxidační činidla . Mohou oxidovat katechol na 1,2-benzochinon a hydrochinon na 1,4-benzochinon . Sulfidy lze účinně oxidovat na sulfoxidy . Jodistany jsou dostatečně silné, aby generovaly další silná anorganická oxidační činidla, jako je manganistan , oxid osmičelý a oxid ruthenitý .
Niche používá
Jodistany jsou vysoce selektivní leptadla pro určité oxidy na bázi ruthenia .
Několik barvicích činidel používaných v mikroskopii je založeno na jodistanu (např. Kyselina jodistá - Schiffovo barvení a Jonesovo barvení )
Periodáty byly také použity jako oxidační činidla pro použití v pyrotechnice . V roce 2013 americká armáda oznámila, že nahradí ekologicky škodlivé chemikálie, dusičnan barnatý a chloristan draselný s jodistanu sodného pro použití v jejich tracer munice.
Další oxyanionty
Jodistan je součástí řady oxyaniontů, ve kterých jód může nabývat oxidačních stavů −1, +1, +3, +5 nebo +7. Je také známa řada neutrálních oxidů jodu .
| Oxidační stav jodu | -1 | +1 | +3 | +5 | +7 |
|---|---|---|---|---|---|
| název | jodid | hypojodit | jodit | jodičnan | periodate |
| Vzorec | Já - | IO - |
IO- 2 |
IO- 3 |
IO- 4nebo IO5- 6 |
| Struktura |
|
|
 
|